Describe los conceptos básicos referentes a las sustancias puras, tanto elementales como compuestas para el curso de Química 1 del Colegio de Bachilleres de la Cd Mx.

1. Sustancias Puras
Sustancias Puras
M en C Rafael Govea Villaseñor
M en C Rafael Govea Villaseñor
CINVESTAV-IPN
CINVESTAV-IPN
Biólogo UAM-I
Biólogo UAM-I
Versión 2.1 desde 2017-04-27 al 2022-03-09
Versión 2.1 desde 2017-04-27 al 2022-03-09

2. ¿Qué son las Sustancias?
Rafael Govea V.
Las sustancias son los componentes del Universo que
Las sustancias son los componentes del Universo que
poseen masa. Es el aspecto químico de los cuerpos
poseen masa. Es el aspecto químico de los cuerpos
estudiados por la física
estudiados por la física

3. ¿De qué están hechas todas las
Sustancias?
Rafael Govea V.
De moléculas
De moléculas
Y éstas, las moléculas, a su vez están conformadas por 1, 2, 3,
Y éstas, las moléculas, a su vez están conformadas por 1, 2, 3,
… millones de átomos unidos.
… millones de átomos unidos.
(
(mol- =
mol- = masa y
masa y
-ula =
-ula = pequeña)
pequeña)

4. ¿Cómo se clasifican las
Sustancias?
●
Sustancias puras (S. Homogéneas)
Sustancias puras (S. Homogéneas)
– Están hechas de un sólo tipo de
Están hechas de un sólo tipo de
moléculas
moléculas
– Tienen propiedades físicas definidas
Tienen propiedades físicas definidas
●
Sustancias Mezcladas (S.
Sustancias Mezcladas (S.
Heterogéneas)
Heterogéneas)
– Están formadas por más de un tipo
Están formadas por más de un tipo
de moléculas
de moléculas
– Poseen propiedades físicas variables
Poseen propiedades físicas variables
Rafael Govea V.

5. ¿Cómo se clasifican las Sustancias
Puras?
●
Sustancias Elementales
Sustancias Elementales
– Contienen un sólo tipo de
Contienen un sólo tipo de
átomos
átomos
●
Sustancias Compuestas
Sustancias Compuestas
– Contienen más de un tipo de
Contienen más de un tipo de
átomos
átomos
Rafael Govea V.
Cobre metálico Cu
Cobre metálico Cu0
0
Sulfato
Sulfato
cúprico penta
cúprico penta
hidratado
hidratado
CuSO
CuSO4
4*5H
*5H2
2O
O

6. ¿Cuántos Elementos existen?
¿Cuántos Elementos existen?
Rafael Govea V.
Hay 92 elementos naturales y se han creado más de 2 decenas
Hay 92 elementos naturales y se han creado más de 2 decenas
de elementos artificiales
de elementos artificiales

7. ¿Qué es un Átomo?
¿Qué es un Átomo?
●
Un átomo es la mínima cantidad de un elemento.
Un átomo es la mínima cantidad de un elemento.
– Su nombre deriva de
Su nombre deriva de a-
a- = no
= no y
y tom-
tom- = cortar
= cortar. Nombre
. Nombre
dado por la creencia griega de que habría un límite a
dado por la creencia griega de que habría un límite a
la partición de los objetos.
la partición de los objetos.
●
Es un conjunto eléctricamente neutro hecho de partículas:
Es un conjunto eléctricamente neutro hecho de partículas:
– Protones. Símbolo: p
Protones. Símbolo: p+
+
, carga = 1+, masa 1
, carga = 1+, masa 1
– Neutrones. Símbolo: n
Neutrones. Símbolo: n0
0
, carga = 0, masa 1
, carga = 0, masa 1
– Electrones. Símbolo: e
Electrones. Símbolo: e-
-
, carga = 1-, masa
, carga = 1-, masa 
 0
0
●
Todas las sustancias de la Materia Común están formadas de
Todas las sustancias de la Materia Común están formadas de
átomos y no sabemos de qué está formada la Materia Oscura
átomos y no sabemos de qué está formada la Materia Oscura
Rafael Govea V.

8. ¿De qué dependen las propiedades
¿De qué dependen las propiedades
de un Átomo?
de un Átomo?
●
Fundamentalmente del
Fundamentalmente del
número de protones
número de protones (p+)
(p+)
que tenga en su núcleo.
que tenga en su núcleo.
●
Es decir, de su número
Es decir, de su número
atómico representado
atómico representado
por la letra
por la letra Z
Z.
.
Rafael Govea V.

9. ¿Cómo se clasifican los Átomos?
¿Cómo se clasifican los Átomos?
●
Por el número de protones en el núcleo
Por el número de protones en el núcleo
(número atómico, símbolo = Z)
(número atómico, símbolo = Z) en
en
Elementos
Elementos (conjuntos de átomos con el
(conjuntos de átomos con el
mismo Z)
mismo Z) . Hay más de100
. Hay más de100 elementos
elementos en la
en la
Tabla Periódica
Tabla Periódica (92 naturales)
(92 naturales).
.
●
A su vez, los átomos de cada elemento se
A su vez, los átomos de cada elemento se
clasifican de acuerdo al número de neutrones
clasifican de acuerdo al número de neutrones
dentro del núcleo, en
dentro del núcleo, en átomos Isótopos
átomos Isótopos (
(iso
iso =
=
igual, -
igual, -topos
topos = lugar)
= lugar)
Rafael Govea V.

10. Un ejemplo, el elemento más
Un ejemplo, el elemento más
abundante y antiguo
abundante y antiguo
●
Isótopo
Isótopo Protio
Protio. 1 protón + 1
. 1 protón + 1
electrón (99.984%)
electrón (99.984%)
●
Isótopo
Isótopo Deuterio
Deuterio. 1 protón + 1
. 1 protón + 1
neutrón + 1 electrón (0.016%)
neutrón + 1 electrón (0.016%)
●
Isótopo
Isótopo Tritio
Tritio. 1 Protón + 2
. 1 Protón + 2
neutrones + 1 electrón (10
neutrones + 1 electrón (10-15
-15
)
)
Rafael Govea V.
H
H
i
i
d
d
r
r
ó
ó
g
g
e
e
n
n
o
o

11. Elementos y sus isótopos
Elementos y sus isótopos
Rafael Govea V.
En cada renglón están los
isótopos de cada elemento
Isótopos
estables
Isótopos
estables
Isótopos
Inestables

12. ¿Cómo se simboliza un Elemento?
●
Empieza con la primera letra en mayúscula
Empieza con la primera letra en mayúscula
del nombre del elemento en el idioma latino.
del nombre del elemento en el idioma latino.
●
Si esa letra ya se usó, entonces se utiliza la
Si esa letra ya se usó, entonces se utiliza la
segunda letra del nombre en Latín .
segunda letra del nombre en Latín .
●
Si la segunda letra del nombre también se usó
Si la segunda letra del nombre también se usó
en otro símbolo, se recurre a otra letra (la 3ª,
en otro símbolo, se recurre a otra letra (la 3ª,
4ª ó 5ª) de modo que no se confunda con un
4ª ó 5ª) de modo que no se confunda con un
símbolo ya establecido y buscando que sea
símbolo ya establecido y buscando que sea
recordable.
recordable.
Rafael Govea V.

13. Ejemplos de símbolos de átomos
de distintos elementos
●
C
C para el
para el Carboneum =
Carboneum = Carbono.
Carbono. Como es el primer elemento
Como es el primer elemento
descubierto con inicial C, su símbolo es esa letra.
descubierto con inicial C, su símbolo es esa letra.
●
Ca
Ca para el
para el Calcium =
Calcium = Calcio.
Calcio. Cuando se descubre el calcio ya se
Cuando se descubre el calcio ya se
conocía el carbono así que, su símbolo tiene que ser la «C» seguida de
conocía el carbono así que, su símbolo tiene que ser la «C» seguida de
la segunda letra del nombre, la
la segunda letra del nombre, la «a»
«a».
.
●
Cd
Cd para el
para el Cadmium =
Cadmium = Cadmio.
Cadmio. Al descubrirse el cadmio ya se
Al descubrirse el cadmio ya se
conocían el carbono y el calcio, así que, su símbolo tiene que ser la «C»
conocían el carbono y el calcio, así que, su símbolo tiene que ser la «C»
seguida de otra letra, pero no se puede usar la segunda letra del nombre,
seguida de otra letra, pero no se puede usar la segunda letra del nombre,
la «a» porque se utilizó en el símbolo del calcio. Así que en su lugar
la «a» porque se utilizó en el símbolo del calcio. Así que en su lugar
empleamos la tercera letra, la
empleamos la tercera letra, la «d»
«d».
.
●
Ce
Ce para
para Cerium =
Cerium = Cerio.
Cerio. Para cuando se descubre el cerio ya se
Para cuando se descubre el cerio ya se
conocía el carbono así que, su símbolo tiene que ser la
conocía el carbono así que, su símbolo tiene que ser la «C»
«C» seguida de
seguida de
la segunda letra del nombre, la
la segunda letra del nombre, la «e»
«e».
.
Rafael Govea V.

14. Ejemplos de símbolos de átomos
de distintos elementos
●
Cs
Cs para el
para el Caesium =
Caesium = Cesio.
Cesio. Para el cesio se usa la
Para el cesio se usa la «C»
«C» seguida de
seguida de
la
la «s»
«s» porque ya se conocían el calcio y el cerio.
porque ya se conocían el calcio y el cerio.
●
Cl para el
Cl para el Chlorum =
Chlorum = Cloro.
Cloro. En el caso del cloro el nombre en
En el caso del cloro el nombre en
latín comieza con la letra compuesta
latín comieza con la letra compuesta «Ch»
«Ch», así que se usa la
, así que se usa la «l»
«l» como
como
segunda letra del símbolo.
segunda letra del símbolo.
●
Cf
Cf para el
para el Californium =
Californium = Californio.
Californio. En el californio su símbolo
En el californio su símbolo
comienza en la
comienza en la «C»
«C» seguida de la
seguida de la «f»
«f» porque la
porque la «a»
«a» se usó en el calcio,
se usó en el calcio,
la
la «l»
«l» en el cloro y la
en el cloro y la «i»
«i» en la unidad de radiactividad
en la unidad de radiactividad curie = ci
curie = ci.
.
●
Cr
Cr para el
para el Chromium =
Chromium = Cromo.
Cromo. En el caso del cromo el nombre
En el caso del cromo el nombre
en latín comieza con la letra compuesta «Ch», así que se usa la
en latín comieza con la letra compuesta «Ch», así que se usa la «r»
«r»
como segunda letra del símbolo.
como segunda letra del símbolo.
●
Cu
Cu para el
para el Cuprum =
Cuprum = Cobre.
Cobre. Para el cobre, su símbolo tiene que
Para el cobre, su símbolo tiene que
ser la
ser la «C»
«C» seguida de la segunda letra del nombre, la
seguida de la segunda letra del nombre, la «u»
«u».
.
Rafael Govea V.

15. ¿Cómo se anota el símbolo de un
¿Cómo se anota el símbolo de un
Átomo?
Átomo?
●
Se usa el símbolo del elemento al cual pertenece el
Se usa el símbolo del elemento al cual pertenece el
átomo.
átomo.
●
En el lado inferior izquierdo se escribe su número
En el lado inferior izquierdo se escribe su número
atómico
atómico Z
Z).
).
●
En el lado superior izquierdo se anota su número
En el lado superior izquierdo se anota su número
de masa
de masa A
A o su masa atómica (mal llamada peso).
o su masa atómica (mal llamada peso).
●
En el lado superior derecho se pone su número
En el lado superior derecho se pone su número
Redox (carga eléctrica «
Redox (carga eléctrica «q
q»)
»)
●
En el lado inferior derecho se anota el subíndice
En el lado inferior derecho se anota el subíndice
(el número de átomos que hay en la molécula)
(el número de átomos que hay en la molécula)
Rafael Govea V.

16. ¿Cómo se simboliza un Átomo?
¿Cómo se simboliza un Átomo?
Rafael Govea V.
Ni
28
0
0
58
58
Subíndice
Subíndice = al número
= al número
de átomos presentes
de átomos presentes
(se omite si es = 1)
(se omite si es = 1)
Número Redox
Número Redox = carga
= carga
eléctrica (en los átomos = 0 y
eléctrica (en los átomos = 0 y
suele no escribirse)
suele no escribirse)
Número de
Número de
masa A
masa A (si es un
(si es un
átomo isótopo) o
átomo isótopo) o
Masa atómica
Masa atómica si se
si se
refiere a la masa
refiere a la masa
promedio de los
promedio de los
átomos del elemento
átomos del elemento
según su
según su
abundancia
abundancia
Número atómico Z
Número atómico Z es el
es el
número de protones en el
número de protones en el
núcleo
núcleo
Símbolo
Símbolo = letra inicial en
= letra inicial en
mayúscula del nombre
mayúscula del nombre
latino del elemento y una
latino del elemento y una
segunda letra del mismo a
segunda letra del mismo a
conveniencia nmotécnica
conveniencia nmotécnica
si fuese necesario.
si fuese necesario.

17. Ejemplos de Átomos isótopos del C
Ejemplos de Átomos isótopos del C
Rafael Govea V.
C
6
0
0
12
12
98.89% de los átomos de Carbono son
98.89% de los átomos de Carbono son
carbono doce y tienen 6 p+ y 6 nº
carbono doce y tienen 6 p+ y 6 nº
C
6
0
0
13
13
C
6
0
0
14
14
1.11% de los átomos de Carbono son
1.11% de los átomos de Carbono son
carbono trece y tienen 6 p+ y 7 nº
carbono trece y tienen 6 p+ y 7 nº
1 de cada billón de átomos de Carbono
1 de cada billón de átomos de Carbono
es carbono 14 y tiene 6 p
es carbono 14 y tiene 6 p+
+ y 8 nº. Es
y 8 nº. Es
radiactivo, es decir se transforma en otro
radiactivo, es decir se transforma en otro
elemento (en el
elemento (en el N
N) emitiendo rayos beta
) emitiendo rayos beta
(
(1nº se convierte en 1p
1nº se convierte en 1p+
+
+ 1e
+ 1e-
-
).
).
Masa
atómica
=
12,0107
uma
Masa
atómica
=
12,0107
uma

18. ¿Qué es una Molécula?
¿Qué es una Molécula?
●
Su nombre deriva del lexema
Su nombre deriva del lexema mole-
mole- = masa y
= masa y -ula
-ula
= pequeña, es decir, es la masa más pequeña de
= pequeña, es decir, es la masa más pequeña de
cualquier sustancia que conserva sus propiedades
cualquier sustancia que conserva sus propiedades
químicas.
químicas.
●
Es un conjunto eléctricamente neutro hecho de
Es un conjunto eléctricamente neutro hecho de
partículas:
partículas:
– Átomos o iones unidos por enlaces
Átomos o iones unidos por enlaces
químicos.
químicos.
●
Todas las sustancias están formadas de moléculas
Todas las sustancias están formadas de moléculas
de 1, 2, 3,... o hasta millones de átomos unidos.
de 1, 2, 3,... o hasta millones de átomos unidos.
Rafael Govea V.

19. ¿Cómo se simbolizan las Moléculas?
¿Cómo se simbolizan las Moléculas?
●
Fórmulas Empíricas: T
Fórmulas Empíricas: Tienen los símbolos de los
ienen los símbolos de los
átomos y las proporciones enteras entre los elemen-
átomos y las proporciones enteras entre los elemen-
tos (a veces coincide con la siguiente fórmula).
tos (a veces coincide con la siguiente fórmula).
●
Fórmulas Moleculares
Fórmulas Moleculares: Se anotan sólo el # real de
: Se anotan sólo el # real de
átomos de c/elemento:
átomos de c/elemento: H
H2
2O (2 hidrógenos y 1 oxígeno),
O (2 hidrógenos y 1 oxígeno),
C
C6
6H
H12
12O
O6
6 (6C, 12H y 6O)
(6C, 12H y 6O)
●
Fórmulas Estructurales
Fórmulas Estructurales: Lo mismo, más cuál
: Lo mismo, más cuál
átomo está unido con cuál otro y con cuantos
átomo está unido con cuál otro y con cuantos
enlaces.
enlaces.
Rafael Govea V.
Mediante
Mediante Fórmulas
Fórmulas que nos indican cuántos átomos hay de cada
que nos indican cuántos átomos hay de cada
elemento y cómo están unidos en la molécula. Se clasifican en:
elemento y cómo están unidos en la molécula. Se clasifican en:

20. ¿Cuáles tipos de Formulas
¿Cuáles tipos de Formulas
Estructurales hay?
Estructurales hay?
●
3D: se escriben todos los átomos y su posición
3D: se escriben todos los átomos y su posición
espacial, todos los enlaces y su dirección.
espacial, todos los enlaces y su dirección.
●
Desarrolladas: Se escriben todos los átomos y todos
Desarrolladas: Se escriben todos los átomos y todos
los enlaces.
los enlaces.
●
Condensadas: Se omiten algunos enlaces y se usan
Condensadas: Se omiten algunos enlaces y se usan
subíndices.
subíndices.
●
Simplificadas: Se omiten los C y los H unidos a
Simplificadas: Se omiten los C y los H unidos a
éstos. Sólo líneas (enlaces) y símbolos de otros
éstos. Sólo líneas (enlaces) y símbolos de otros
elementos.
elementos.
Rafael Govea V.
Fórmulas Estructurales:
Fórmulas Estructurales: nos indican cuántos átomos hay de
nos indican cuántos átomos hay de
cada elemento, cómo están unidos unos con otros en la molécula y
cada elemento, cómo están unidos unos con otros en la molécula y
con cuántos enlaces:
con cuántos enlaces:

21. ¿Cómo se simbolizan las Moléculas?
¿Cómo se simbolizan las Moléculas?
Rafael Govea V.
F.Estruc. Condensadas: Se
F.Estruc. Condensadas: Se
omiten algunos enlaces y se
omiten algunos enlaces y se
usan subíndices.
usan subíndices.
CH
CH3
3-CH
-CH2
2-CH
-CH2
2-CH
-CH2
2-CH
-CH2
2-CH
-CH2
2-CH
-CH2
2-CH
-CH2
2OH
OH
F. Estruc. Desarrolladas: Se
F. Estruc. Desarrolladas: Se
escriben todos los átomos y todos
escriben todos los átomos y todos
los enlaces.
los enlaces.
H-C-C-C-C-C-C-C-C-
H-C-C-C-C-C-C-C-C-OH
OH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
F.Estruc. Simplificadas: Se
F.Estruc. Simplificadas: Se
omiten los
omiten los C
C y los
y los H
H unidos a
unidos a
éstos. Sólo líneas (enlaces
éstos. Sólo líneas (enlaces C-C
C-C)
)
y otros elementos.
y otros elementos. OH
C
C8
8 H
H18
18O
O
F. Molecular: Sólo se escribe
F. Molecular: Sólo se escribe
cuántos átomos hay de cada
cuántos átomos hay de cada
elemento con el subídice anotado
elemento con el subídice anotado
abajo a la derecha. Se omite si es
abajo a la derecha. Se omite si es
igual a 1.
igual a 1.

22. ¿Qué es un Ión?
¿Qué es un Ión?
●
Su nombre procede de
Su nombre procede de -ion
-ion = ir hacia, es decir, es la
= ir hacia, es decir, es la
especie química que se desplaza hacia un polo eléctrico.
especie química que se desplaza hacia un polo eléctrico.
●
Se forman a partir de átomos o moléculas. Ya sea
Se forman a partir de átomos o moléculas. Ya sea
perdiendo o ganando electrones.
perdiendo o ganando electrones.
●
La carga eléctrica se anota arriba a la derecha del ión,
La carga eléctrica se anota arriba a la derecha del ión,
primero el dígito, luego el signo de la carga.
primero el dígito, luego el signo de la carga.
●
Los iones se subdividen en:
Los iones se subdividen en:
– Aniones
Aniones con carga negativa
con carga negativa «-»
«-» (los que van
(los que van
hacía el polo positivo
hacía el polo positivo «+»
«+»): Cl
): Cl-
-
, S
, S2=
2=
, OH
, OH-
-
, PO
, PO4
4
3-
3-
.
.
– Cationes
Cationes con carga positiva
con carga positiva «+»
«+» (los que van
(los que van
hacia el polo negativo
hacia el polo negativo «-»
«-»): Na
): Na+
+
, Cu
, Cu2+
2+
, Fe
, Fe3+
3+
, NH
, NH4
4
+
+
Rafael Govea V.

23. Ejemplos de Sustancias
Ejemplos de Sustancias
Elementales
Elementales
●
Cuando hay más de 1 forma de
Cuando hay más de 1 forma de
aparición de una sustancia
aparición de una sustancia
elemental, se llaman
elemental, se llaman formas
formas
alotrópicas
alotrópicas del elemento (
del elemento (alo- =
alo- =
otro y
otro y trop- = dar vuelta
trop- = dar vuelta)
).
. Difieren
Difieren
en el # de átomos y enlaces entre
en el # de átomos y enlaces entre
ellos al formar la molécula
ellos al formar la molécula
correspondiente.
correspondiente.
●
Del Oxígeno existen el dioxígeno
Del Oxígeno existen el dioxígeno
O
O2
2
y el trioxígeno O
y el trioxígeno O3
3
, también
, también
llamado Ozono.
llamado Ozono.
● Del Azufre existe el S
Del Azufre existe el S2
2, S
, S6
6 , S
, S8
8...
...
Rafael Govea V.

24. El Carbono, el rey de las
El Carbono, el rey de las
Sustancias Elementales
Sustancias Elementales
●
El Carbono tiene cientos o miles
El Carbono tiene cientos o miles
de formas alotrópicas con
de formas alotrópicas con
propiedades tan contrastantes
propiedades tan contrastantes
como el
como el grafito,
grafito, extremadamente
extremadamente
blando y el
blando y el diamante,
diamante, la sustancia
la sustancia
más dura.
más dura.
●
Los fulerenos son sustancias
Los fulerenos son sustancias
alótropas del C que forman
alótropas del C que forman
moléculas esféricas que
moléculas esféricas que
eventualmente formar nanotubos.
eventualmente formar nanotubos.
Rafael Govea V.

25. ¿Cuántas Sustancias Compuestas
¿Cuántas Sustancias Compuestas
existen?
existen?
●
Hay decenas de millones de
Hay decenas de millones de
sustancias compuestas resultado
sustancias compuestas resultado
de la unión de dos o más átomos
de la unión de dos o más átomos
de diferentes elementos.
de diferentes elementos.
●
Si sólo fuesen moléculas
Si sólo fuesen moléculas
diatómicas habría 100
diatómicas habría 1002
2
, 100 mil.
, 100 mil.
Con 3 elementos y triatómicas =
Con 3 elementos y triatómicas =
100
1003
3
= ya serían un millón.
= ya serían un millón.
●
Imagínate cuántas sustancias
Imagínate cuántas sustancias
puede haber con moléculas con
puede haber con moléculas con
más átomos, más elementos, dife-
más átomos, más elementos, dife-
rentes enlaces y distribuciones
rentes enlaces y distribuciones
espaciales alternativas.
espaciales alternativas.
Rafael Govea V.

26. Tipos de Compuestos
Tipos de Compuestos
●
En una primera aproximación hablamos de Compuestos:
En una primera aproximación hablamos de Compuestos:
– Orgánicos
Orgánicos a los hechos con átomos de carbono, de los
a los hechos con átomos de carbono, de los
cuales conocemos unos 26 millones:
cuales conocemos unos 26 millones: hidrocarburos,
hidrocarburos,
alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos,
alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos,
aminas, aminoácidos, monosacáridos, bases
aminas, aminoácidos, monosacáridos, bases
nitrogenadas, nucleótidos...
nitrogenadas, nucleótidos...
– Inorgánicos
Inorgánicos a los compuestos que carecen de carbono.
a los compuestos que carecen de carbono.
Los cuales están hechos de los demás elementos:
Los cuales están hechos de los demás elementos:
Metales, no metales, óxidos, hidruros, hidróxidos,
Metales, no metales, óxidos, hidruros, hidróxidos,
hidrácidos, oxiácidos, sales...
hidrácidos, oxiácidos, sales...
Rafael Govea V.

27. Tipos de Compuestos Químicos
Tipos de Compuestos Químicos
SON MUCHOS
SON MUCHOS
Pero de ellos hablaremos en otra ocasión
Pero de ellos hablaremos en otra ocasión
Rafael Govea V.