Elementos y compuestos

UNIDAD DE APRENDIZAJE: ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

Moleculas, atomos y compuestos

 

INTRODUCCIÓN: En esta unidad estudiaremos algunas característica y propiedades de la materia, trataremos de dar respuesta a algunas preguntas como, ¿qué es el los átomo? ¿qué son las moléculas?, ¿cuáles son los elementos químicos más abundantes que conforman a los seres vivos?, ¿qué son los elementos y los compuestos químico? APRENDIZAJES ESPERADOS: En esta guía, se espera que tú seas capaz de: 1. Comprender está formada por un número reducido de elementos químicos que se combinan entre sí dando origen a una gran diversidad de sustancias químicas. 2. Identificar y describir los principales elementos químicos que conforman la materia. 3. Establecer las diferencias fundamentales entre átomos, moléculas, elementos químicos, compuestos químicos. 4. Identificar y describir los principales factores que influyen en la formación de los compuestos químicos. 5. También se pretende que seas papaz de resumir ideas y conceptos en forma clara y coherente. Reconocer y extraer ideas principales de un texto. PROCEDIMIENTO DE TRABAJO:  Leer comprensivamente esta guía.  Si algún concepto no te queda claro, coméntalos con alguna compañera o pídele al profesor que te aclare tus dudas.  Desarrollar las actividades propuestas, especialmente en un grupo pequeño. BIEN, COMENCEMOS. ¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS COSAS? Todo lo que tu observas a tu alrededor está hecho de materia. El planeta es materia, el aire es materia, al igual que el agua, pero, ¿qué es materia? A todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, es materia. En física, se habla de materia másica para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversas personas, esto es, todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. Materia no-másica: Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por partículas o campos que no presentan masa, como la luz y la radiación electromagnética, las dos formada por fotones sin masa. Otro tipo de partículas de las que no sabemos con seguridad si es másica son los neutrinos que inundan todo el universo y son responsables de una parte importante de toda la energía del universo. ¿DE QUÉ ESTÁ FORMADA LA MATERIA MÁSICA? Esta pregunta fue formulada por los filósofos de la antigüedad. Pensaron que la materia era continua, esto es que no se podía dividir indefinidamente. Más tarde otros filósofos como Demócrito (460-370 a.C) postularon que la materia era discontinua, esto es, que se podía dividir hasta cierto límite, ya que estaba formada por diminutas partículas a las que llamaron átomos (a= sin; tomos= división). Esta teoría atómica, se basó solo en una intuición, sin una base experimental, no fue considerada como un hecho científico. ALGUNAS PROPIEDADES DE LA MATERIA: 1. Posee masa, masa es la cantidad de materia contenida en un cuerpo específico. La masa de un cuerpo es constante, esto es no cambia, independiente del lugar donde se mida. En la tierra y en la luna, la cantidad de materia que posee tu cuerpo es la misma. 2. La materia se mide con una balanza y la unidad en que se expresa es el Kilogramo (Kg). 3. Peso de un cuerpo, es la fuerza de atracción gravitacional la masa del cuerpo y el planeta en el cual se pesa la materia. El cuerpo con más masa, tiene mayor fuerza de atracción, ¿quién ejerce más fuerza de atracción gravitacional, tu cuerpo o la tierra donde te encuentras? Vemos entonces que el peso cambia de un planeta a otro y también desde los polos al ecuador de la tierra (investiga la causa de este hecho? El peso se mide en Newton (N) 4. La materia tiene volumen, esto es ocupa un lugar en el espacio. Se mide en litros (l). metros cúbicos (m3). 5. Densidad, es otra propiedad de la materia que se puede medir. Densidad (d) es la masa de una sustancia que ocupa un cierto volumen. La densidad se obtiene dividiendo la masa por el volumen que ocupa ( D = m/v ), se expresa en g/ml; Kg/ m3, etc. 6. Temperatura y calor, es la medida de calor que tiene un cuerpo y calor es la cantidad de energía cinética que tienen los átomos y moléculas que forman dicho cuerpo o materia. Mientras más caliente se encuentre un cuerpo, mayor es la energía cinética que posee y al contrario. La temperatura se mide con el termómetro y se expresa en grados Celsius (oC ) ; el calor se mide con un calorímetro y se expresa en calorías o kilo caloría (cal; Kcal) 7. La materia se encuentra en tres estados físicos a. Gas: no hay fuerza de atracción entre sus partículas, mucho espacio entre ellas, se mueven con toda libertad y ocupan todo el volumen que disponen. Hay un desorden total. b. Líquido: Orden parcial, las partículas se mueven con cierto grado de restricción, tienen mayor fuerza de atracción entre ellas, están más juntas, volumen fijo y forma variable c. Orden regular, fuerte atracción entre sus partículas y con una posición fija. Volumen y forma fija 8. Composición de la materia: como ya se ha establecido, está formada por átomos. La materia se puede encontrar en la naturaleza como:  Elementos químicos: cualquier sustancia que está formada por una sola clase de átomos, por lo que no se puede descomponer por medios químicos ordinarios en dos o más sustancias diferentes. Ejemplo: oro, mercurio, cobre, fierro etc.  Compuesto químico: cualquier sustancia que está formada por más de una clase de átomos por lo que pude ser descompuesta en más de una clase de sustancias químicas por medios químicos ordinarios. Ejemplo, el agua pude ser descompuesta en hidrógeno y oxígeno que son dos gases que están presente en la atmósfera, la glucosa, el cloruro de cobre, son otros ejemplos de compuesto químicos. En 1808, Johon Dalton retomó que la teoría atómica de Demócrito, formuló la primera teoría atómica la que establece lo siguiente: 1. La materia está formados por partículas discretas, diminutas, e indivisibles llamados átomos. 2. Los átomos permanecen inalterables en cualquier reacción química. 3. Los átomos de un mismo elemento, por ejemplo del 02, son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en cualquier otra propiedad física o química. 4. En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo cambian su distribución, por ejemplo, en la reacción química: 02 + H2 = H2 0, los átomos de oxígeno y de hidrógenos que conforman el agua, no han sufrido ninguna transformación, solo se han combinado de otra forma para dar origen a la molécula de agua 5. Los átomos de un elemento químico, son todos iguales, tienen la misma masa. 6. Los átomos, durante las reacciones químicas se combinan de acuerdo a números enteros y sencillos, formando las moléculas, ejemplo en la reacción del 02 con el H2, por cada átomo de oxígeno, se unen dos de hidrógeno, 1: 2 7. En las reacciones químicas se produce un reordenamiento de átomos. 8. En síntesis, de la teoría atómica de Dalton se concluye que : • Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. • Un elemento es una sustancia que está formada por átomos iguales. REPRESENTACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS La representación simbólica de los elementos químicos es simplemente escritura del elemento con su símbolo químico el cual aparece en la tabla periódica. Los símbolos químicos se utilizan en las ecuaciones químicas, en las estructuras de compuestos químicos. Los símbolos químicos corresponden a la primera letra o la primera y la segunda letra del nombre del elemento químico. Ejemplo: Magnesio (Mg): de Magnesia, comarca de Tesalia (Grecia). Scandio (Sc) Scandia, Escandinavia ( por cierto, Vanadio (V): Vanadis, diosa escandinava). Cobre (Cu): cuprum, de la isla de Chipre. Galio (Ga): de Gallia, Francia. Germanio(Ge): de Germania, Alemania. Selenio (Se): de Selene, la Luna. Estroncio (Sr): Strontian, ciudad de Escocia. Itrio (Y): de Ytterby, pueblo de Suecia. Rutenio (Ru): del latín Ruthenia, Rusia. Terbio (Tb): de Ytterby, pueblo de Suecia. Europio (Eu): de Europa. Holmio (Ho): del latín Holmia, Estocolmo. Tulio (Tm): de Thule, nombre antiguo de Escandinavia. (¿Pero porqué Tm?) Lutecio (Lu): de Lutetia, antiguo nombre de Pans. Hafnio (Hf): de Hafnia, nombre latín de Copenhague. Polonio (Po): de Polonia, en honor de Marie Curie (polaca) codescubridora del elemento junto con su marido Pierre. Nitrógeno (N), engendrador de nitratos (nitrum) Si es símbolo es de dos letras, la primera es mayúscula y la segunda es minúscula. Si es de una sola letra, se escribe con mayúscula. Ejemplo, símbolo del oro Au, el símbolo del nitrógeno es N. La combinación de átomos, forman las moléculas, las moléculas se representan por fórmulas químicas. Ejemplo, el cloruro de sodio o sal común, la fórmula molecular es: NaCl H20 ACTIVIDAD 1.0: después de haber leído comprensivamente los contenidos estudiado hasta el momento, aplica lo aprendido y resuelve las siguientes actividades, en tu cuaderno: 1.1 La materia de esta guía debemos estudiarla muy responsablemente para poder entender lo que es la materia, discutir en el grupo y establecer la diferencia entre estos dos conceptos de materia. 1.2 Diferencia entre materia másica y materia no másica, indicar un ejemplo entre de cada uno de estos conceptos. 1.3 ¿Qué importancia le asignas a Demócrito en el desarrollo de la química? ¿Por qué motivo sus ideas no fueron consideradas para el desarrollo de la química como ciencia? Explica 1.4 ¿De qué palabras deriva el concepto de átomo? 1.5 ¿Qué plantea la teoría atómica de Dalton? 1.6 Indica cinco ideas que se derivan de la teoría atómica. 1.7 Diferencia entre: átomo, elemento químico y compuesto químico. 1.8 El nombre en latín del oro es Aurium, ¿cuál debe ser su símbolo químico? Fundamente tu respuesta e término de cómo se simbolizan los elementos químico y la importancia de usar esta simbología. 1.9 ¿Por qué razón tu organismo no podría existir sin la presencia de los siguientes elementos químicos: • Carbono. • Nitrógeno • Oxígeno • Sodio • Fierro • Hidrógeno 1.10 Diferencia entre las siguientes conceptos de la materia: a. peso y masa b. calor y temperatura c. átomo y molécula d. Kilogramo y Newton e. elemento y compuesto químico. f. volumen y densidad 1.11 Un cuerpo tiene una masa de 200 g y ocupa un volumen de 190 cm3 , calcula su densidad 1.12 Interpreta las siguientes fórmulas químicas referida a si son elementos, compuestos, moléculas, átomos, número de átomos: A. 02 B. C6 H12O6 TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA La materia también puede experimentar cambios, éstos pueden ser físicos o químicos Cambios Físicos Son modificaciones que se presentan en la materia sin que un cambio en la composición de la sustancia, esto es, no afecta a la estructura de sus moléculas. Por ejemplo en los cambios de estados que experimenta el agua, las moléculas de agua no experimentan cambio alguno, solo cambian de estado que puede ser líquido, sólido gaseoso. Actividad 2: observa esta imagen y describe en qué consisten cada uno de los cambios físicos que puede experimentar el agua: 2.1 Solidificación 2.2 Fusión 2.3 Sublimación 2.4 Condensación 2,5 Vaporización CAMBIOS QUÍMICOS Son procesos en los que cambia la naturaleza de las sustancias, además de formarse otras nuevas. En estos cambios se forman nuevas sustancias químicas, las propiedades de estas nuevas sustancias, son diferentes a las sustancias iniciales. Se puede saber que ocurrió un cambio químico cuando: • Hay desprendimiento de gases. • Hay producción de calor. • Ocurre un cambio de color • Cambia la textura de las sustancias iniciales. • Se forman nuevas sustancias químicas. Actividad 3: Clasifica si son cambios químicos o físicos los siguientes casos (justifica cada uno de ellos) 3.1 Cortar verduras para preparar una ensalada 3.2 Cocinar carne en el horno. 3.3 Disolver jugos en polvo para preparar una bebida. 3.4 Agregar hielo a una bebida. 3.5 Aliñar una ensalada con sal y jugo de limón. 3.6 Coser un huevo 3.7 Quebrar un vidrio 3.8 Hervir agua 3.9 Hacer hielo en el refrigerador. 3.10 Digestión de los alimentos REPRESENTACIÓN DE UN CAMBIO QUÍMICO Los cambios químicos, se representan a través de una ecuación química. En una ecuación química de representan los reactantes y los productos separados por una flecha la que simboliza el cambio químico que ha ocurrido. Los reactantes son las materias que han experimentado el cambio químico y los productos, son las nuevas sustancias que se han obtenido como consecuencia del cambio químico. C6 H12 O6(s) + 6 02 (g) 6H2 O(l) + 6 CO2(g)+ Energía También se puede indicar en la ecuación, el estado físico de los reactantes y productos indicando letras como subíndice y en paréntesis: (s= sólido; l=líquido; g=gaseoso; ac= acuoso, disuelto en agua). El número grande escrito delante de la fórmula de un elemento o compuesto, se denomina coeficiente estequiométrico y señala el número de moléculas en una reacción química. Actividad4: la ecuación anterior representa el metabolismo (combustión de la glucosa en la que participa el oxígeno y se forman dos productos químicos; agua y dióxido de carbono, al respecto resuelve y fundamenta en cada caso: 4.1 ¿Por qué motivo la combustión de la glucosa es un cambio químico y no físico? 4.2 ¿En qué estado físico se encuentran los reactantes y productos respectivamente? 4.3 ¿Cuántas moléculas de reactantes participan en esta reacción químicas y cuántas moléculas de productos se formaron? 4.4 ¿Cuánto átomos de hidrógeno tiene la molécula de hidrógeno y cuántas moléculas de dióxido de carbono se formaron como producto 4.5 En esta ecuación química, ¿cuáles moléculas son elementos químicos y cuales son compuestos químicos respectivamente? 4.6 Diferencia entre reactantes y productos. 4.7 ¿Qué representa la flecha en una ecuación química. LEYES PONDERALES QUE RIGEN LA QUÍMICA Las leyes ponderales son relaciones matemáticas que rigen el comportamiento de la materia durante los cambios químicos. Mediante estas leyes, es posible predecir la cantidad de productos químicos que se formaran a partir de la reacción de dos o más elementos o compuestos que participan como reactantes durante un cambio químico. Algunas de estas leyes son las siguientes:  Ley de conservación de la masa.  Ley de las proporciones definidas.  Ley de las proporciones múltiples En esta guía estudiares solo la primera, si te motiva, haz una investigación sobre lo que expresan las dos siguientes. Ley de conservación de la masa. Esta ley se conoce comúnmente con el nombre de “Ley de Lvoisier” en honor al científico francés, Antoine de Lavoisier, quien la enunció en 1789. Esta ley estable establece lo siguiente: “En toda reacción química cambio químico, la masa de los reactantes es igual a la masa de los productos”. Esto se debe a que en la naturaleza, no se crea ni se destruye materia, solo se trans forma. En los cambios químicos, los átomos no son alterados, solo se pueden combinar de diferentes formas para formar nuevas materias o productos químicos. Así por ejemplo, Lavosier demostró experimentalmente que por ejemplo, cuando se hacía reaccionar 15 g de una sustancia A con 20 g de una sustancia B, se formaban como productos, 10 g de un producto C y 25g de otro D. En otros términos A + B (15g) (20g) REACTANTES C + D (10g) ( 25g) PRODUCTOS Actividad5: observa y analiza la siguiente imagen que ilustra un cambio químico (combustión del metano, gas de que utilizas a diario) y la ley de conservación de la masa, al respecto haz lo siguiente y argumenta en cada caso: 5.1 ¿Cuánto átomos de hidrógeno hay en los reactantes y en los productos, respectivamente 5.2 Haz lo mismo para los átomos de oxígeno 5.3 ¿Qué puedes interpretar al respecto? 5.4 ¿Qué tuvo que ocurrirle a la molécula de metano y oxígeno respectivamente para que se formaran como moléculas de producto, dióxido de carbono y agua respectivamente? 5.5 ¿De qué manera se cumple la ley de conservación de la masa en esta reacción química? 5.6 Supongamos que 1000g de metano reaccionan con 200g de oxígeno y se forman 250g de dióxido de carbono, ¿cuántos g de agua deberían formarse? 5.7 ¿Qué ideas puedes o conclusiones se pueden extraer a partir de esta figura que representa un cambio químico? Anota 10 como mínimo Conclusiónes: • Muestra que el metano y el oxígeno está formada por unidades indivisibles llamadas átomos. • (Anotar las nueve siguientes) http://www.youtube.com/watch?v=b0v76oplh-c (Consulta esta página si quieres saber más sobre los cambios de la materia)