Lectura 24: Estado gaseoso

Es el estado de la materia que se distingue porque no tiene forma ni volumen fijo; se caracteriza por la casi nula cohesión (atracción entre sus moléculas) y la gran energía cinética de sus moléculas. Su principal composición son moléculas no unidas, que hacen que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene y que se pueda también comprimir. Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.

Las unidades para las principales variables de un gas son:

Variable	Unidad
Presión	Atmósferas
Volumen	Litros
Temperatura	Grados Kelvin
Cantidad	Moles

Boyle – Mariotte
A temperatura constante, el volumen de un gas será inversamente proporcional a la presión. (La masa debe ser también constante). Es decir que cuando aumenta la presión, el volumen disminuye; si la presión disminuye el volumen aumenta.

Ley de Charles
A presión constante, el volumen ocupado por un gas es directamente proporcional a su temperatura. Es decir que si el volumen aumenta, la temperatura también aumenta.

Ley de Gay-Lussac
A volumen constante, la presión del gas es directamente proporcional a la temperatura.

Ley de los gases ideales

Las tres leyes mencionadas pueden combinarse matemáticamente en la llamada ley general de los gases. Su expresión matemática es:

Siendo P la presión, V el volumen, n el número de moles, R la constante universal de los gases ideales y T la temperatura en grados Kelvin

El valor de R es: R = 0,082 atm•l•K^-1•mol^-1

De esta ley se deduce que un mol de gas ideal ocupa siempre un volumen igual a 22,4 litros.

Se dice que un gas está bajo condiciones ideales cuando su temperatura es 0°C (273°K) y su presión es una atmósfera

Ley de Avogadro

Es aquella en el que las constantes son presión y temperatura, siendo el Volumen directamente proporcional al Número de moles (n) matemáticamente, la fórmula es:

Taller de lectura 24

1. ¿Qué es el estado gaseoso?
2. ¿por qué se caracteriza el estado gaseoso?
3. ¿Qué se da a entender cuando se dice que un gas se expande o se comprime?
4. ¿En qué consiste la ley de Boyle? Escriba la fórmula y la gráfica que relaciona las variables
5. ¿En qué consiste la ley de Charles? Escriba la fórmula y la gráfica que relaciona las variables
6. ¿En qué consiste la ley de Gay-Lussac? Escriba la fórmula y la gráfica que relaciona las variables
7. ¿En qué consiste la ley de los gases ideales? Escriba la fórmula que relaciona las variables
8. ¿Cuál es el valor de la constante universal de los gases ideales?
9. ¿Qué volumen ocupa un mol de gas ideal?
10. ¿Cuándo se dice que un gas está bajo condiciones ideales?
11. ¿En qué consiste la ley de Avogadro? Escriba la fórmula que relaciona las variables.

Lectura 23: Soluciones 2

Las soluciones son mezclas homogéneas formadas principalmente, por dos componentes: el soluto y el solvente o disolvente. Aunque una solución puede ser sólida, liquida o gaseosa, estudiaremos las soluciones líquidas cuyo disolvente es el agua (soluciones acuosas)

Solvente: Es el componente más abundante en una solución. El agua es un excelente disolvente de sustancias polares y algunas no polares.

Soluto: sustancia que se encuentra en menor proporción en una solución. Puede ser sólida, líquida o gaseosa.

Sustancia polar	Formada por enlaces iónicos que indican formación de iones o átomos con cargas eléctricas. La mayoría de las sales, ácido e hidróxidos inorgánicos, son sustancias polares
Sustancia no polar	Formada por enlaces covalentes o moleculares. No hay interacción de cargas eléctricas. El yodo y el azufre, junto con la mayoría de los compuestos orgánicos, son sustancias no polares

Por lo general, un solvente polar disuelve sustancias polares y un solvente no polar, disuelve sustancias no polares

Conceptos:

Solubilidad: Cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad establecida de solvente, bajo condiciones específicas de presión y temperatura. La solubilidad aumenta con el aumento de temperatura en la mayoría de los casos.

Solución diluida o insaturada: Es aquella que contiene una cantidad de soluto muy bajo en comparación con la cantidad que el solvente puede disolver

Solución saturada: Aquella que tiene una cantidad de soluto aproximadamente igual a la cantidad que el soluto puede disolver

Solución sobresaturada: Aquella que tiene una cantidad de soluto mayor que la cantidad que el solvente puede disolver. Quedará parte del soluto sin disolver

Concentración: Es la relación cuantitativa entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución. Las unidades de concentración, pueden ser físicas o químicas.

Unidad de concentración		Definición	Fórmula
Físicas	% en peso	Masa de soluto en relación con la masa de la solución por cien
	% en volumen	Volumen de soluto en relación al volumen de la solución por cien
	Peso a volumen	Masa de soluto en relación con el volumen de la solución
Químicas	Molaridad (M)	Moles de soluto por litro de solución
	Molalidad (m)	Moles de soluto por kilogramo de solvente
	Normalidad (N)	Número de equivalentes gramo de soluto por litro de solución
	Fracción molar (x)	Moles de soluto por moles de la solución

Propiedades coligativas: hacen relación a las propiedades físicas de una solución que cambian al variar su concentración. Estas propiedades son:

• Aumento del punto de ebullición: en soluciones cuyo soluto es no volátil, el punto de ebullición de la solución, aumenta con la concentración.
• Descenso del punto de congelación: el punto de congelación de una solución, disminuye al aumentar la concentración
• Descenso de la presión de vapor: la presión de vapor disminuye con el aumento de la concentración
• Presión osmótica: Aumenta con la concentración de la solución

Nota: Estas propiedades son medibles con más exactitud en soluciones diluidas

Taller de lectura 23

1. ¿Que es una solución?
2. ¿En qué estados pueden presentarse las soluciones?
3. ¿Cómo se llaman las soluciones cuyo solvente es el agua?
4. ¿A qué hace referencia la palabra solvente o disolvente?
5. ¿Qué tipo de sustancias puede disolver el agua?
6. ¿Qué es soluto? ¿En qué estados puede presentarse?
7. ¿Qué es una sustancia polar?
8. ¿Qué es una sustancia no polar?
9. ¿Qué tipo de sustancias se disuelven en solventes polares?
10. ¿Qué tipo de sustancias se disuelven en solventes no polares?
11. ¿Qué es solubilidad?
12. ¿Cómo varía la solubilidad con la variación de la temperatura?
13. Escriba las definiciones de solución insaturada, saturada y sobresaturada.
14. ¿Qué es concentración?
15. Copie la tabla que resume las unidades de concentración con sus definiciones y fórmulas
16. ¿A qué hacen referencia las propiedades coligativas?
17. Defina cada una de las propiedades coligativas
18. ¿En qué tipo de soluciones funcionan mejor los cálculos de las propiedades coligativas?

Lectura 21: Oxisales

Copie todo el contenido de este taller en su cuaderno y realice el ejercicio

Las oxisales son sales que resultan de hacer reaccionar un oxácido con un metal o con una base. La fórmula general de las oxisales es:

Al suprimir los hidrógenos del oxácido queda un grupo de átomos llamado radical, el cual le da el nombre a la sal.

Ejemplo:

Del H₂SO₄ (ácido sulfúrico) queda el radical SO₄ llamado sulfato. Todas las sales que tienen SO₄, se llaman sulfatos.

Na₂SO₄ → sulfato de sodio

Mg SO₄ → sulfato de magnesio

La siguiente tabla muestra más ejemplos.

Ácido	radical	Nombre del radical	Ejemplo de una sal	Nombre de la sal
H2SO4	SO4	sulfato	K2SO4	sulfato de potasio
H2CO3	CO3	carbonato	CaCO3	carbonato de calcio
H3PO4	PO4	fosfato	Na3PO4	fosfato de sodio
HClO	ClO	hipoclorito	NaClO	hipoclorito de sodio
HNO3	NO3	nitrato	Mg(NO3)2	nitrato de magnesio

Ejercicio: de acuerdo con la explicación y la tabla anterior, escriba el nombre que reciben las siguientes fórmulas de oxisales:

CaSO4	KClO	MgCO3	ZnSO4
Ca(NO3)2	K2CO3	Mg3(PO4)2	AgNO3
Ca3(PO4)2	K3PO4	Al2(SO4)3	KNO3

Lectura 20: Sales

Copie todo el contenido de este taller en su cuaderno y realice el ejercicio

Las sales son compuestos inorgánicos sólidos, formados por elementos metales y no-metales.

Las sales son abundantes en la naturaleza pero a nivel de laboratorio se obtienen mediante dos reacciones:

Reacción entre un ácido y un metal:	Ácido + metal → sal + hidrógeno
Reacción entre un ácido y una base:	Ácido + base → sal + agua

Sales binarias:

Están formadas por un metal y un no-metal. En este caso, el ácido que las forma es un ácido hidrácido. Para nombrarlas se procede así:

• Se dice el nombre del no-metal terminado en uro. Por ejemplo: fluoruro, cloruro, bromuro, yoduro, sulfuro
• Luego la preposición de y el nombre del metal.

Ejemplos:

NaCl → cloruro de sodio
KCl → cloruro de potasio

Ejercicio: Teniendo en cuenta la explicación, escriba el nombre de las siguientes sales:

NaCl	AlBr3	MgS	ZnCl2
KCl	Na2S	NaI	MgI2
MgCl2	KI	KF	NaF
CaCl2	CaF2	MgF2	K2S

Lectura 19: Ácidos binarios o hidrácidos

Copie todo el contenido de este taller en su cuaderno y realice los ejercicios

Los ácidos binarios están constituidos por hidrógeno y un no-metal, (que puede ser F, Cl, Br, I y S) el cual trabaja con el mínimo número de oxidación.

Para nombrar estos ácidos se procede así:

• Se usa la palabra ácido
• Luego la raíz latina del elemento
• Por último la terminación hídrico

Ejemplos: ácido fluorhídrico, clorhídrico, bromhídrico, yodhídrico, sulfhídrico.

Ejercicio: Con base en la información anterior, escriba al frente de cada fórmula, el nombre del ácido

• HCl   _____ ___________
• HF    _____ ___________
• HBr   _____ ___________
• HI     _____ ___________
• H₂S   _____ ___________

Usos del ácido clorhídrico:

La mayoría del ácido clorhídrico producido se consume en la industria química pero tiene aplicaciones difundidas en limpieza, desinfección y tratamiento de aguas. Además se usa en la producción de vinilos y cauchos y en la refinación de metales.

Fuentes y características del ácido sulfhídrico

También puede originarse de la descomposición de materia orgánica y como producto de desechos humanos y animales.

Bajo condiciones normales, el ácido sulfhídrico es un gas incoloro inflamable. Se le conoce también como hedor de mina y gas de alcantarilla. Huele a huevos podridos. Se puede oler a bajos niveles.

Lectura 18: Ácidos ternarios u oxácidos

Escriba todo el contenido de este taller en su cuaderno y realice los ejercicios.

Los oxácidos se obtienen al hacer reaccionar un óxido ácido (o no-metálico) con agua.

Óxido ácido + agua → Ácido oxácido

SO3 + H2O →H2SO4

Para conocer un ácido oxácido se debe observar que está compuesto por tres elementos: hidrógeno, no-metal y oxígeno.

Son ejemplos de ácidos oxácidos:

HNO2 Ácido nitroso	HNO3 Ácido nítrico	H2CO2 Ácido carbonoso
H2CO3 Ácido carbónico	H3PO3 Ácido fosforoso	H3PO4 Ácido fosfórico
H2SO3 Ácido sulfuroso	H2SO4 Ácido sulfúrico	HClO Ácido hipocloroso

Para nombrar los ácidos se dice la palabra ácido, luego el nombre del no-metal y entre paréntesis, el número de oxidación del no-metal en números romanos.

Nota: Para asignar números de oxidación, recuerde que el oxígeno tiene -2, el hidrógeno +1 y que la suma de los números de oxidación en la molécula debe ser cero.

Ejemplo: En el HNO₂, el número de oxidación del nitrógeno es +3.

Se llama ácido de nitrógeno (III)

En el HNO₃, el número de oxidación del nitrógeno es +5.

Se llama ácido de nitrógeno (V)

Ejercicio 1: Asigne los números de oxidación y escriba el nombre de los siguientes ácidos frente a la fórmula:

HNO2	HNO3	H2CO2
H2CO3	H3PO3	H3PO4
H2SO3	H2SO4

Ejercicio 2: En la siguiente tabla escriba en la primera columna, el nombre de los ácidos con el número de oxidación del no-metal en números romanos, y en la segunda, el nombre de los ácidos con las terminaciones OSO e ICO.

Recuerde que la terminación OSO es para el compuesto con menor número de oxidación, la terminación ICO para el compuesto con mayor número de oxidación y que las raíces de los nombres para los no-metales son: carb, nitr, fosfor y sulfur.

HNO2	Ácido de nitrógeno (III)	Ácido nitroso
HNO3	.	.
H2CO2	.	.
H2CO3	.	.
H3PO3	.	.
H3PO4	.	.
H2SO3	.	.
H2SO4	.	.

Hay algunos ácidos en los cuales el no-metal trabaja con cuatro números de oxidación (1, 3, 5, 7). Entre ellos están flúor (F), bromo (Br), cloro (Cl) y yodo (I). Para nombrarlos, se dice la palabra ácido, luego el nombre del no-metal y entre paréntesis, el número de oxidación del no-metal en números romanos.

Ejemplos:

HClO	Ácido de cloro (I)
HClO2	Ácido de cloro (III)
HClO3	Ácido de cloro (V)
HClO4	Ácido de cloro (VII)

Otra forma de nombrarlos es haciendo uso de prefijos (HIPO y PER) y de las terminaciones OSO e ICO.
Ejemplo:

Número de oxidación del no-metal	Fórmula	Nombre
1	HClO	Ácido hipocloroso
2	HClO2	Ácido cloroso
3	HClO3	Ácido clórico
4	HClO4	Ácido perclórico

Ejercicio 3: Asigne los números de oxidación y escriba el nombre de los siguientes ácidos, utilizando los prefijos y terminaciones, según la información anterior. Recuerde las raíces Clor para el cloro, brom para el bromo, yod para el yodo y fluor para el flúor.

HBrO	HBrO2	HBrO3	HBrO4
HIO	HIO2	HIO3	HIO4
HFO	HFO2	HFO3	HFO4

Lectura 17: Hechos Interesantes acerca de los metales

Los metales se encuentran, por lo general, en la corteza de la Tierra; rara vez se encuentran en su estado natural, pues casi siempre están combinados con otros elementos o con otras sustancias como roca, arcilla o arena. Antes de que estos metales se puedan convertir en formas útiles, se deben separar de aquellos elementos o sustancias con las cuales se encuentran combinados. Los químicos han estado en capacidad de desarrollar procesos con los cuales se pueden separar los metales de las sustancias y pueden convertirlos en formas apropiadas que pueden servir para la fabricación de objetos útiles. El lenguaje especializado de los químicos, lo constituyen, en su mayor parte las ecuaciones, las cuales expresan a su manera, procesos químicos.

Esta lectura te dará alguna información acerca del estado natural en el que son encontrados los metales, procesos utilizados para separarlos de las sustancias con las que están combinados y en algunos casos, ecuaciones que representan los diferentes procesos.

El Oro, la plata y el cobre. Estos tres, son los metales que más utilizaron los primeros pobladores, puesto que son los únicos que se encuentran puros en la tierra, no tienden a mezclarse con el oxígeno ni con ningún otro elemento perteneciente a los no metales y son fáciles de trabajar y moldear. Hoy en día solamente el oro y el platino se pueden obtener en cantidades considerables de los minerales nativos, dichos minerales son mezclas de metal inactivo y de otros materiales que se encuentran en la tierra. Separar el oro de los otros materiales, por ejemplo, es un proceso mecánico. Dicho proceso varía según el tipo de mineral con que se encuentre el oro. La flotación, es uno de los procesos que se siguen cuando el oro está combinado con sulfuro; otro es el denominado proceso de concentración de gravedad.

El primer paso es la trituración y el pulimento del mineral húmedo en su estado puro a un tamaño en particular, luego el oro es tratado con una solución de cianuro para disolver las partículas Los materiales de deshecho se separan a continuación de la solución de oro limpio. En seguida ésta es tratada con polvo de zinc que ocasiona que el oro se separe en forma de polvo negro. Finalmente este polvo negro es secado y mezclado con el uso de sustancias adecuadas que se agregan.

Hierro y estaño. Los metales que más utilizaron los primeros habitantes de nuestro planeta, después de los anteriormente mencionados fueron probablemente, el hierro y el estaño. Ambos son moderadamente activos y se encuentran únicamente en forma combinada, especialmente con oxígeno. Para obtener el metal de un mineral oxidante, es necesario remover el oxígeno. Para lo cual, se calienta la mezcla del mineral y del carbón que contiene el oxígeno y se libera el metal que se necesita. La ecuación que resulta de esta acción es la siguiente:

Óxido de hierro + carbono → hierro + dióxido de carbono 2Fe₂O₃ + 3C → 4Fe + 3CO₂

El proceso de remover el oxígeno de un óxido para obtener un metal se denomina reducción y a la sustancia utilizada para ello se le denomina agente reductor.

Uranio. Este metal, que se utiliza en la energía nuclear, frecuentemente se encuentra en un mineral oxidante y se puede obtener a través del proceso de reducción, utilizando aluminio como agente reductor. También se puede obtener por la reducción con sodio metálico.

Aluminio. El aluminio es el metal disponible más abundante, ya que un 8 % de la corteza de la Tierra lo contiene; se encuentra combinado con arcilla, esquisto y muchas otras rocas; se puede extraer de manera muy fácil y económica. El principal mineral del aluminio es la bauxita, la cual produce óxido de aluminio cuando se purifica.

Durante su época de estudiante en el Oberlin College en 1886, Charles Martin Hall descubrió el proceso que hoy se utiliza para la preparación de aluminio. Él pasó corriente eléctrica a través de una solución de óxido de aluminio disuelta en un mineral fundido llamado criolita y el óxido de aluminio se descompuso. La ecuación correspondiente a este proceso es:

Óxido de aluminio → aluminio + oxígeno 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂ Este proceso se denomina electrólisis.

Aleaciones. Muy pocos metales se utilizan puros. La mezcla de estaño y cobre, llamada bronce, fue utilizada por lo primeros egipcios y romanos en la fabricación de adornos y otros artículos. El oro puro es muy suave, por eso, para que tome más consistencia se mezcla con el cobre. Cuando el oro es puro, se dice que es de 24 quilates, cuando el oro es de 18 quilates quiere decir que tiene 18 partes de oro y 6 partes de otros metales como el cobre, por lo cual ese tipo de oro tiene 75% de pureza. Diferentes clases de metales se mezclan con hierro para producir diferentes tipos de acero, cada uno con características distintas, como por ejemplo el acero inoxidable. Dichas mezclas de metales se denominan aleaciones. Los metales de los aviones son generalmente aleaciones de aluminio y magnesio que brindan el peso liviano y la fortaleza estructural necesarios. Cuando se utilizan para cableados eléctricos, el cobre o el aluminio deben ser tan químicamente puros como sea posible.

Los químicos han descubierto muchos hechos acerca de los metales que se encuentran en la corteza terrestre. Los métodos de extracción, procesamiento y aleación han ido cambiando con el transcurrir del tiempo; es por esto que se afirma que el final de la historia de los metales está muy lejos, pues los descubrimientos, los experimentos y la demanda del mercado en cuanto a trabajos en metal, cada día aumenta y difiere de la anterior. De hecho, la tecnología del futuro demandará el uso de metales mucho más de lo que hemos imaginado.

Electrólisis:	La ruptura o separación de un componente químico por medio de la electricidad
Bauxita:	Una combinación de diversos Minerales que se encuentran en la superficie terrestre; fuente de aluminio.

Taller de lectura 17:

1. En la anterior lectura se habló sobre cinco diferentes metales, grupos de metales o combinaciones de los mismos. En el cuadro que se encuentra a continuación trata de organice la información que leyó.
   Copie el cuadro en tu cuaderno; en la primera columna escribe el nombre de los cinco metales en el orden en que fueron mencionados en cada título. En la segunda columna escribe aquellos elementos con los cuales se encuentra combinado en la naturaleza o escriba "no combinado". En la tercera columna, escriba los nombres de los procesos utilizados en la extracción o producción de cada metal o grupo de metales, a excepción de la quinta respuesta, en la que simplemente debes escribir una frase que diga cómo son producidos los metales.

   	Metal o grupo de metales	Con qué se encuentra combinado en la naturaleza	Nombre o naturaleza del proceso o procesos
   1	.	.	.
   2	.	.	.
   3	.	.	.
   4	.	.	.
   5	.	sin respuesta	.

   Procesos para la obtención de metales.
   Escriba los pasos de los siguientes procesos:

2. La combinación del proceso de "flotación" y el proceso de "concentración de gravedad" en la refinación del oro. (Cinco pasos)
3. El proceso de reducción para obtener hierro y estaño de un mineral oxidante. (Tres pasos)
4. El proceso de electrólisis descubierto por Hall para descomponer el óxido de aluminio. (Dos pasos)

   Responda las siguientes preguntas:

5. escriba la definición de electrólisis y bauxita
6. ¿A qué se denomina reducción y qué es un agente reductor?
7. ¿Cuáles son los cinco tipos diferentes de metal que se describieron en el texto?
8. ¿Cuál es el metal más abundante y de mayor disponibilidad para la gente?
9. ¿Cómo se llama el proceso de separación del oro y la arcilla, al revolverlo en un crisol con agua?
10. ¿Cómo se llama el proceso que remueve el oxígeno de un óxido para obtener un metal?
11. ¿Cuál es el agente reductor que se utiliza para la extracción del hierro?
12. ¿Cómo se llama el proceso de remover el aluminio de su mineral puro?
13. ¿Cuál es el principal mineral del aluminio?
14. ¿Cuál es el metal utilizado como fuente para la producción de energía nuclear?
15. ¿Cuál es el nombre que se le da a la mezcla obtenida de la fusión de dos o más metales?
16. ¿El oro, la plata y el cobre se encuentran puros o combinados en la naturaleza?
17. ¿Cuál es el primer paso en el proceso de reducción para obtener hierro y estaño del metal óxido?
18. ¿Cuál es el último paso en los procesos de la combinación de la "flotación" y la "concentración de la gravedad" utilizados en el tratamiento de la obtención del oro?
19. ¿Cuál es el primer paso en el proceso de electrólisis utilizado por Hall?
20. Relacione, con una línea, las ecuaciones con la descripción que se hace de las mismas:

    Ecuación	Descripción
    2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2	Óxido de aluminio → aluminio + oxígeno
    2Al2O3 → 4Al + 3O2	Óxido de hierro + carbono → hierro + dióxido de carbono