UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES – Curso de Ingreso 2008
Eje Físico –Química
Docente: Lic. Evelina Maranzana
Unidad 3: LA CONSTITUCION DE LA MATERIA (PRIMERA PARTE)
PREPARANDOSE PARA EL PRIMER EXAMEN PARCIAL A PARTIR DEL DIA DE
HOY (y no unos pocos días antes del exámen):
Para la resolución de esta serie de ejercicios les sugiero le dediquen primero una sesión de lectura
comprensiva a los capítulos de la Bibliografía del curso que les menciono luego de esta introducción,
prestando especial atención al vocabulario utilizado por el autor, y sobretodo a los conceptos que va
definiendo claramente. Es sugerible que realicen resúmenes de los conceptos que al criterio de ustedes
consideren realmente importantes. Una vez hecho esta lectura exhaustiva y comprensiva, descansen, un
recreo creativo y luego en forma prolija realicen cada uno de los ejercicios. Para ello, lean atentamente los
enunciados, en caso de ser ejercicios de resolución (problemas) escriban una lista de datos, analice la
información que proporciona la consigna, anote los datos y plantee los cálculos necesarios en forma clara y
prolija. No se olviden de las unidades, y de ser posible, expresen los números en notación científica para
practicar lo que hemos visto en las clases.
Evelina
Bibliografía:
Química Universitaria (Ed. Pearson) – Garritz Ruiz Andoni & otros –
INTRODUCCION: La Quimica, una Ciencia
CAPITULO 1: La materia en la naturaleza
CAPITULO 2: Elementos, compuestos y periodicidad
CAPITULO 3: El modelo atómico nuclear
CAPITULO 13: Propiedades periódicas
1. Luego de la lectura del capitulo “La Química, una ciencia”
a) Definí clara y brevemente con tus palabras las diferencias entre Ciencia y Metaciencia.
b) A tu criterio ¿Cómo definirías MACROCOSMO y MICROCOSMO?
c) Describe brevemente los procesos que realiza un científico para acercarse al conocimiento.
Mediante la descripción de alguna actividad simple que hacés cotidianamente, podrías
describirla considerando estas etapas descriptas.
d) ¿Qué podés decir acerca de la siguiente frase “El conocimiento científico no nos conduce a
verdades absolutas, pero indudablemente contribuye a aumentar el bienestar de la
humanidad”?
2. A partir de la lectura del capítulo “La materia en la naturaleza”
a) Define brevemente en qué consiste un CAMBIO FISICO y un CAMBIO QUIMICO.
b) Consulta en varios libros, incluyendo el diccionario la definición de:
MATERIA
SUSTANCIA
MEZCLA
COMPUESTO
Realiza una síntesis de todas las definiciones que encontraste y formulá una definición personal
con la que te sientas a gusto.
1
3. Indica si los siguientes procesos los podés clasificar como cambios físicos o cambios
químicos, es decir sugiere si se forma a partir de estos cambios, o no, una nueva sustancia y si
desaparecen las sustancias originales. Discutiremos sobre esto durante las próximas clases
entre todos, así que no te preocupes si al principio tenés algunas dudas o durante los debates
aparecen discrepancias respecto a tus argumentaciones:
a)
b)
c)
d)
Calentamiento del agua para bañarse
Cocción de una pizza en el horno
Deformación de un plástico moldeable
Incandescencia
del
alambre
de
tungsteno de una lamparita de luz
e) Cocción de un huevo en agua hirviendo
f) Una patada a una pelota de fútbol
g) Combustión de una vela
h) Sufrir una quemadura en la piel por
exposición del sol
i) Ponerse agua oxigenada sobre una
herida pequeña
j) El cambio de color de la “virgencita de
Luján” que indica si el día es lluvioso o
no
4. En cada caso, determina si la propiedad subrayada es una propiedad física o química:
(a) el bromo (Br2) presenta un color rojo
(b) la dinamita (C7H5N3O6) puede explotar cuando interactúa con el oxígeno
3
(c) La densidad del metal uranio es de 19.07 g/cm
(d) el papel aluminio que usamos en la cocina se funde a 660 °C (¿cuál es la
temperatura máxima que puede alcanzar un horno de cocina?).
5. Identifica todas las propiedades físicas en la siguiente afirmación: “la temperatura de la tierra
es un factor importante para la maduración de la fruta debido a que afecta la evaporación del
agua y la humedad del aire que la rodea”.
6. Menciona cuáles de estas propiedades son extensivas y cuáles intensivas:
(a) el precio de la nafta
(b) la humedad de la atmósfera
(c) la presión de un neumático
(d) la dureza del concreto
7. ¿Cuál es la diferencia entre una propiedad extensiva y una propiedad intensiva? Menciona
todas las propiedades que se te ocurran de un frasco de miel (con miel, por supuesto), y
clasifícalas en extensivas e intensivas. Pregunta extra: ¿qué es la miel? ¿Es una mezcla
heterogénea, es una mezcla homogénea, es un compuesto? Justifica tu respuesta.
8. Indica si los siguientes materiales corresponden a un elemento, un compuesto puro o una
mezcla:
a) agua de mar
b) un trozo de níquel
c) vapor de agua
d) madera
e) nafta
f) papel
g) mercúrio
h) bicarbonato de sódio
i) cuarzo
9. En los siguientes hechos ocurren cambios físicos o químicos, o ambos. ¿Cuáles son de cada
especie?
e) la preparación de un café
a) la deformación de plastilina
f) la cocción de un huevo
b) el calentamiento de una torta en el horno
g) la luxación de un hueso
c) el horneado de una torta
i) la floración de una planta
d) la corrosión de un metal
j) la combustión del alcohol
k) un golpe de raqueta
2
10. Indica si los siguientes materiales corresponden a un elemento, un compuesto puro o una
mezcla:
e) Madera
a) Agua de mar
f) Ácido acético
b) Un pedazo de oro
g) Una aleación con mercurio y plata
c) Hidrógeno gaseoso
h) Un cuba libre
d) Vapor de agua
i) Una fotografía
11. Clasifica las siguientes mezclas como homogéneas o heterogéneas.
homogéneas, menciona si son soluciones, compuestos o elementos:
(a) leche
(b) sangre
(c) jugo de naranja
(d) limpiador para pisos
(e) helado de vainilla
(f) suero fisiológico
(g) la vacuna contra el tétanos
(h) mercurio
(i) aire
Si son mezclas
(j) tierra de maceta
(k) Un Fernet-Cola
(l) acero
(m) hierro
(n) gasoil
(o) caramelo
(p) amoníaco
(q) benozoato de sodio
(r) arena
12. Dado el siguiente mapa conceptual: Defina claramente cada uno de los términos que se
mencionan en el gráfico, y ejemplifique cada uno de ellos.
MATERIA
MEZCLAS
HETEROGENEAS
Cambios
físicos
DISOLUCIONES
MATERIA
HOMOGENEA
Cambios
físicos
COMPUESTOS
SUSTANCIAS PURAS
Cambios
químicos
ELEMENTOS
3
13. Enuncie los postulados de la Teoría atómica de Dalton. Y explique con sus palabras
claramente que significan cada uno de ellos. ¿Cuáles no concuerdan con la concepción moderna
del átomo?
14. Enumere las tres partículas subatómicas fundamentales de la materia e indique la masa y
carga eléctrica asociada a cada una de ellas
15. Defina breve y concisamente los siguientes conceptos: número atómico – número másico –
carga nuclear – isótopo
16. ¿Por qué el número másico (A) y la masa atómica relativa de un elemento no son iguales?
Consultando la bibliografía, describa de qué manera se determina experimentalmente la
abundancia isotópica de un elemento.
17. Determine el número de neutrones y electrones de los átomos que pertenecen a los
siguientes elementos: a) Z = 33 A = 75 b) Z = 11 A = 22 c) Z = 77 A =192
18. Complete el siguiente cuadro, determinando el número másico y la carga eléctrica de los
átomos cuyos elementos poseen la siguiente cantidad de partículas elementales:
Símbolo
protones
electrones
neutrones
11
12
10
35
36
45
16
18
16
56
54
81
15
18
16
13
10
14
26
24
30
26
23
30
Z
A
Carga neta
19. Dada la información presente en la siguiente tabla, complete la información solicitada en
cada caso:
Símbolo
Protones
Neutrones
Electrones
Carga neta
0
9
19 F
201
+
80 Hg
79
11
17
12
0
30
23
20
18
+2
59
+3
27 Co
31 −3
15 P
128
−2
52Te
4
20. Dados los siguientes nucleidos:
35
17 Cl
40
20 X
16
8O
18
12
37
17Y
14
6E
40
20 Ca
C
O
a) Determinar el número de protones, neutrones y electrones en cada caso
b) Indicar aquellos elementos que son isótopos entre si
21. Conociendo las masas de las principales partículas subatómicas, estime el porcentaje de
195
masa total de un átomo de platino 78 Pt debido a:
a) protones
b) electrones
c) neutrones
Suponiendo que la masa del átomo es simplemente la suma de las masas de los números
adecuados de partículas subatómicas.
22. Si el radio del átomo de platino es 1,38 Angstroms. De acuerdo con la información del item
anterior y suponiendo que el diámetro del núcleo del átomo de platino es 1/ 10.000 el diámetro
atómico total, estime la densidad del núcleo de un átomo de platino. Exprese su respuesta en
3
g/cm y escriba brevemente que conclusiones arribó al determinar la magnitud de la densidad
calculada.
23. De acuerdo a la información y resultados del ejercicio anterior, calcule la densidad del átomo
de platino y compare con las conclusiones anteriores.
24. El cobre contiene dos isótopos de acuerdo a la información de la tabla, calcule la masa
relativa promedio del cobre.
Isótopo
63
65
Masa relativa (uma)
Abundancia relativa (%)
Cu
62,9298
69,09
Cu
64,9278
30,91
25. El hierro que se encuentra en la naturaleza consta de cuatro isótopos y sus abundancias se
indican en la siguiente tabla. A partir de las masas y abundancias relativas de dichos isótopos,
calcule la masa atómica promedio.
Isótopo
Masa atómica relativa
(uma)
Abundancia relativa (%)
54
53,9396
5.82
56
55,9349
91,66
57
56,9354
2,19
58
57,9333
0,33
Fe
Fe
Fe
Fe
107
26. La plata está formada por dos isótopos naturales: Ag que tiene una masa atómica relativa
109
de 106,9047 uma y
Ag que posee una masa atómica relativa de 108,9047 uma. La masa
atómica relativa promedio de la plata es 107,8682 uma. Calcular la abundancia porcentual de
cada isótopo presente en la plata natural.
35
27. El elemento cloro existe en la naturaleza en forma de dos isótopos: El Cl se halla en un
porcentaje de 75,4%. El otro isótopo posee 20 neutrones en su núcleo. Calcular la masa atómica
promedio del cloro.
5
7
6
28. El litio posee dos isótopos: el Li con una masa atómica relativa de 7,0160 y el Li con una
masa atómica relativa de 6,0151. Calcule la masa atómica relativa promedio del litio, sabiendo
que el 92,58% de todo el litio que se encuentra en la naturaleza posee un número másico de 7.
29. El cloro tiene dos isótopos, cuyas masas atómicas relativas son 34,97 y 36,95. Sabiendo que
la masa atómica relativa promedio es 35,4545, calcule las abundancias relativas de cada uno de
los isótopos del cloro.
30. Enuncie la Ley Periodica. Explique brevemente su significado
31. Defina y caracterice claramente en forma concisa los siguientes conceptos: metales – no
metales – gases nobles
32. En qué difieren las propiedades físicas de los metales y no-metales? ¿Qué son los
metaloides?
33. Ordene los elementos de cada serie en forma creciente respecto a su radio atómico:
a)N – Mg – Al – Si
b)O – S – Se – Te
c) Ca – Sr – Ga – In
d) Ag – As – Na – P
34. Ordene los elementos de cada una de las siguientes series en forma decreciente respecto a
su radio atómico:
a)
b)
c)
d)
elementos alcalinotérreos
gases nobles
elementos del periodo 2º
N – Te – B – Sr – Sb
35. Ordene los elementos de cada una de las siguientes series en forma creciente respecto a la
primera energía de ionización:
a)
b)
c)
d)
elementos alcalinos
halógenos
elementos del periodo 2º
Br – F – B – Ga – Cs – H
36. Ordene los elementos de cada una de las siguientes series en forma creciente respecto a
sus radios iónicos:
+
2+
3+
2-
a) K - Ca - Ga
2+
2+
2+
2+
b) Ca - Be - Ba - Mg
3+
2+
+
+
c) Al - Sr - Rb - K
-
3-
d) S - Cl - P
222e) S - O - Se
323f) N - S - Br - P
37. Completar la siguiente tabla escribiendo en cada casillero el símbolo del elemento que
corresponda mejor a la propiedad especificada.
Elemento
mayor radio
mayor Energía
ionización
menor tendencia a
formar cationes
mayor carácter
metálico
Li – Be – B – C
O – S – Se – Te
B – C – Al
Na – K – Cl
I – Cl – Rb
38. Indique en cada uno de los siguientes pares cuál de las dos especies tiene mayor radio:
a)
b)
c)
d)
3-
N ó F
2Cl ó S
2+
3+
Fe ó Fe
+
2+
Cu ó Cu
e)
f)
g)
h)
-
Cl ó Cl
+
Na ó Na
2+
3+
Mg ó Al
+
3+
Au ó Au
6
La Tabla 1.1 muestra los valores de los radios atómicos y los radios iónicos de algunos elementos de la
Tabla Periódica. Estos valores se encuentran expresados en picometros (pm):
Elemento Radio atómico
Li
155
Radio iónico
90 (+1)
Elemento Radio atómico Radio iónico
N
70
132 (-3)
Na
190
116 (+1)
P
110
212 (-3)
K
235
152 (+1)
As
122
222 (-3)
Rb
248
147 (+1)
Sb
143
245 (-3)
Cs
265
167 (+1)
O
73
126 (-2)
Be
112
180 (+1)
S
102
170 (-2)
Mg
160
59 (+2)
Se
140
184 (-2)
Ca
197
86 (+2)
Te
160
207 (-2)
Sr
215
99 (+2)
F
71
119 (-1)
Ba
217
112 (+2)
Cl
99
167 (-1)
B
90
134 (+2)
Br
114
182 (-1)
Al
143
31 (+3)
I
133
206 (-1)
Ga
120
67 (+3)
He
93
In
158
76 (+3)
Ne
71
Tl
159
94 (+3)
Ar
98
C
77
260 (-4) / 15 (+4)
Kr
112
Si
132
271 (-4) / 41 (+4)
Ge
137
93(+2) / 53 (+4)
Sn
162
93 (+2) / 71 (+4)
Pb
175
120 (+2) / 84 (+4)
1. A partir de la información presentada en la tabla:
a) Represente los valores del radio atómico en función del número atómico para los elementos
pertenecientes a los grupos IA y IIA de la Tabla Periódica.
b) Represente los valores del radio atómico en función del número atómico para los elementos
pertenecientes al 3º Periodo de la Tabla Periódica.
c) En un mismo eje cartesiano represente los valores de radio atómico y radio iónico para los
elementos pertenecientes al Grupo IIIA.
d) En un mismo eje cartesiano represente los valores de radio atómico y radio iónico para los
elementos pertenecientes al Grupo VI A de la Tabla Periódica.
2. A partir de los gráficos obtenidos, justifique argumentando claramente con sus palabras las tendencias de
las variaciones que observa en cada uno los 4 gráficos.
3. Para los gráficos correspondientes a los incisos c) y d) del ejercicio 1, ¿Cuáles son, a su criterio, las
conclusiones más importantes que los datos reflejan en el gráfico? Argumente justificando claramente sus
conclusiones.
3. Fundamente claramente el porqué los cuatro últimos elementos listados carecen de información respecto
a sus radios iónicos.
4. Argumente una explicación para justificar el porqué algunos elementos listados en la Tabla 1.1 presentan
dos valores distintos para los radios iónicos.
7
La Tabla 1.2. muestra los valores de las energías de ionización sucesivas expresadas en kJ /mol para los
primeros veinte elementos de la Tabla Periódica.
Elemento
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Primera
1312
2373
520
899
801
1086
1400
1314
1680
2080
496
738
577
786
1012
1000
1251
1521
419
590
Segunda
Tercera
Cuarta
Quinta
Sexta
5251
7300
1757
2430
2350
2860
3390
3370
3950
4560
1450
1820
1580
1904
2250
2297
2666
3052
1145
11815
14850
3660
4620
4580
5300
6050
6120
6900
7730
2750
3230
2910
3360
3820
3900
4410
4900
21005
25000
6220
7500
7470
8400
9370
6540
10500
11600
4360
4960
4660
5160
5770
5900
6500
32820
38000
9400
11000
11000
12200
13400
13600
14800
16000
6240
6990
6540
7240
8000
8100
47261
53000
13000
15200
15000
16600
18000
18400
20000
21000
8500
9300
8800
9600
11000
1. A partir de la información presentada en la tabla:
a) Represente los valores de la primera energía de ionización en función del número atómico para los
20 elementos listados.
b) Represente los valores de la primera energía de ionización en función del número atómico para los
elementos pertenecientes al 3º Periodo de la Tabla Periódica.
2. A partir de los gráficos obtenidos, justifique argumentando claramente con sus palabras las tendencias de
las variaciones que observa en cada uno de los gráficos.
3. A partir de los datos presentados en la Tabla 1.1. del ejercicio anterior, grafique la energía de la primera
ionización en función del radio atómico para los elementos pertenecientes a:
a) Grupo IA
b) Periodo 3º
¿Cuáles son, a su criterio, las conclusiones más importantes que los datos reflejan en cada gráfico.
Argumente justificando claramente sus conclusiones.
4. Argumente claramente por qué la segunda energía de ionización del elemento sodio (Na) es mucho
mayor que la primera energía, de la misma manera que la tercera energía de ionización del magnesio (Mg)
lo es respecto al valor de su segunda energía de ionización.
5. ¿Por qué la cuarta energía de ionización del elemento boro (B) muestra un valor tan alto?
8