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5
PROYECTO
SABER
HACER
SECUNDARIA
Cuaderno
de actividades
y experimentos
SEGUNDO CICLO
Química
El Cuaderno de actividades y experimentos Química 5, del Proyecto Saber Hacer,
del Segundo Ciclo de la Educación Secundaria, es una obra colectiva creada, concebida y diseñada
por el equipo de investigaciones pedagógicas de Editorial Santillana, S. A., en la República Dominicana,
bajo la dirección editorial de CLAUDIA LLIBRE.
Su creación y desarrollo ha estado a cargo del siguiente equipo:
Texto: Eduver Polanco Cruz (dominicano)
Ilus­
tra­
ción: Ruddy Núñez, Jo­
sé Ama­
do Po­
lan­
co, Tulio Matos y Guillermo Pérez
Fotografía: www.istockphoto.com, www.gettyimages.com y Archivo Santillana
Equipo técnico:
• Corrección de estilo: Andrés Blanco Díaz
• Diseño gráfico: Aniel Galván Matos
• Separación de color: José Morales Peralta y César Matías Peguero
Director de Arte y Producción: Moisés Kelly Santana
Subdirectora de Arte: Lilian Salcedo Fernández
Editora: Kennida Polanco
Primera edición 2018
©2018 by Santillana, S. A.
Editado por Santillana, S. A.
Calle Juan Sánchez Ramírez No. 9, Gascue.
Apartado Postal: 11-253 • Santo Domingo, República Dominicana.
Tels. (809) 682-1382 / 689-7749. Fax: (809) 689-1022
Web site: www.santillana.com.do
Registro Industrial: 58-347
ISBN: ........
Impreso por ..........
Impreso en República Dominicana
Printed in Dominican Republic
De­po­si­ta­do de con­for­mi­dad con la Ley.
Queda rigurosamente prohibida, sin au­to­ri­za­ción es­cri­ta de los ti­tu­la­res del Copy­right,
ba­
jo las san­
cio­
nes es­
ta­
ble­
ci­
das en las le­
yes, la re­
pro­
duc­
ción to­
tal o par­
cial de es­
ta obra
por cual­quier me­dio o pro­ce­di­mien­to, comprendida la re­pro­gra­fía y el tra­ta­mien­to in­formá­ti­co,
y la dis­tri­bu­ción en ejem­pla­res de ella me­dian­te al­qui­ler o prés­ta­mo pú­bli­cos.
La presente edición se ha realizado de acuerdo con las últimas normas ortográficas aprobadas
por la Real Academia Española (RAE).
Química 5
SEGUNDO CICLO
SECUNDARIA
PROYECTO
SABER
HACER
Cuaderno
de actividades
y experimentos
2
ÍNDICE
Estructura de la materia Pág. 6
 Ficha 1: El átomo: de Demócrito a Dalton
 Ficha 2: Las partículas que forman el átomo
 Ficha 3: El modelo atómico de Böhr
 Ficha 4: El modelo actual del átomo
 Ficha 5: Números cuánticos
 Ficha 6: La configuración electrónica de los átomos
 Procedimiento científico: Evidencia el proceso de
emisión en los elementos metálicos
1 Enlaces y estructuras químicas Pág. 28
 Ficha 1: El enlace químico
 Ficha 2: Regla del octeto y dueto electrónico
 Ficha 3: El enlace iónico
 Ficha 4: El enlace covalente
 Ficha 5: Unión entre las moléculas
 Ficha 6: Estructuras resonantes
 Ficha 7: El enlace metálico
 Ficha 8: Actividades de refuerzo y ampliación
 Procedimiento científico: Propiedades de los
compuestos iónicos y covalentes
3
Reacciones químicas Pág. 38
 Ficha 1: Reacciones químicas
 Ficha 2: Otros tipos de reacciones químicas
 Ficha 3: Balanceo de las ecuaciones químicas
 Ficha 4: Balanceo de las ecuaciones químicas redox
 Ficha 5: Estequiometría de una reacción química
 Ficha 6: Reactivo limitante
 Procedimiento científico: Estudiando las leyes
de las reacciones químicas
4
La tabla periódica Pág. 14
 Ficha 1: Evolución de la tabla periódica
 Ficha 2: Clasificación de los elementos químicos
 Ficha 3: Sistema periódico actual
 Ficha 4: Apantallamiento y carga nuclear efectiva
 Ficha 5: Variación de propiedades periódicas I
 Ficha 6: Variación de propiedades periódicas II
 Ficha 7: Carácter metálico
 Ficha 8: Elementos del bloque S
 Ficha 9: Elementos del bloque P
 Ficha 10: Elementos del bloque D
 Ficha 11: El bloque F
 Ficha 12: Los gases nobles
 Procedimiento científico: Obtención de hidróge-
no y oxígeno a partir del agua
2
Cinética y Termodinámica Pág. 46
 Ficha 1: Velocidad de reacción
 Ficha 2: Reacciones químicas
 Ficha 3: Factores que afectan el equilibrio
 Ficha 4: Constante de equilibrio
 Ficha 5: Entalpía. Primer principio
de la Termodinámica
 Ficha 6: Entropía. Segundo principio
de la Termodinámica
 Ficha 7: El estado gaseoso
 Ficha 8: Ecuación de estado de gases ideales
y reales
 Procedimiento científico: Comprobando
la teoría de los gases
5
3
Pág. 56
 Ficha 1: Química de los compuestos del carbono
 Ficha 2: Enlaces e hibridación del átomo de carbono
 Ficha 3: Estructura de los compuestos orgánicos
 Ficha 4: Isomería
 Ficha 5: Tipos de reacciones orgánicas
 Ficha 6: Hidrocarburos saturados
 Ficha 7: Nomenclatura de los alcanos
 Ficha 8: Hidrocarburos insaturados: alquenos
 Ficha 9: Hidrocarburos insaturados: alquinos
 Ficha 10: Hidrocarburos cíclicos
 Ficha 11: Hidrocarburos aromáticos
 Ficha 12: Actividades de refuerzo y ampliación
 Procedimiento científico: Obteniendo acetileno
Química de los compuestos
del carbono
6 Biomoléculas y Bioquímica Pág. 80
 Ficha 1: Las macromoléculas
 Ficha 2: Los monosacáridos
 Ficha 3: Disacáridos y polisacáridos
 Ficha 4: Las proteínas
 Ficha 5: Estructura y propiedades de las proteínas
 Ficha 6: Aplicación de las proteínas
 Ficha 7: Los lípidos
 Ficha 8: Ácidos nucleicos
 Procedimiento científico: Midiendo triglicéridos
8
Compuestos orgánicos oxigenados
y nitrogenados
7 Pág. 70
 Ficha 1: Alcoholes
 Ficha 2: Propiedades y aplicaciones de los alcoholes
 Ficha 3: Fenoles y aldehídos
 Ficha 4: Cetonas
 Ficha 5: Propiedades y aplicaciones de las cetonas
 Ficha 6: Ácidos carboxílicos
 Ficha 7: Aminas y amidas
 Ficha 8: Éteres y ésteres
 Procedimiento científico: Extrayendo la cafeína del té
Geoquímica y Astroquímica Pág. 90
 Ficha 1: El universo
 Ficha 2: El Sistema Solar
 Ficha 3: La composición química de los planetas
 Ficha 4: La composición de la Tierra
 Ficha 5: La hidrosfera
 Ficha 6: La atmósfera
 Ficha 7: Minerales y rocas
 Ficha 8: Elementos nativos
 Ficha 9: Sulfuros
 Ficha 10: Haluros
 Ficha 11: Óxidos y carbonatos
 Ficha 12: Sulfatos y silicatos
 Procedimiento científico: Biodiésel, combustible
ecológico
9
4
Introducción
El Cuaderno de Actividades y Experimentos forma parte del conjunto pedagógico de
Química de Quinto grado de la Secundaria del Proyecto Saber Hacer. Este cuenta
con actividades teóricas y prácticas que permitirán a sus estudiantes desarrollar las
competencias específicas del área de las Ciencias de la Naturaleza propuestas en el
currículo dominicano.
Consta de 9 unidades en correspondencia con el libro de texto. Cada ficha está vincu-
lada con los temas y conceptos que se desarrollan en el libro del estudiante, por lo
que es una herramienta útil para reforzar o ampliar dichos temas, así como para eva-
luar la adquisición de las competencias propuestas.
Al final de cada unidad se incluye un experimento o procedimiento de las ciencias
que persigue demostrar una ley, observar una estructura o proceso químico. Los ex-
perimentos y procedimientos han sido diseñados para que puedan ser realizados
con el mínimo de equipamiento existente en el laboratorio de Ciencias Naturales del
plantel educativo.
Cada experimento cuenta con un marco conceptual, un procedimiento o protocolo y
preguntas de análisis finales, que permitirán al estudiante reflexionar sobre las cau-
sas, aplicaciones o relaciones del proceso estudiado.
5
Buenas prácticas en el laboratorio
Al realizar experimentos debemos seguir algunas precauciones
para evitar accidentes. Aquí te suministramos una lista de bue-
nas prácticas al realizar los procedimientos propuestos en este
manual.
1 Utiliza una bata de laboratorio. La bata te protegerá de si
ocurre un derrame, evitando que tus ropas se empapen quí-
micos que pueden ser irritantes o tóxicos.
2 Utiliza gafas de protección al realizar los experimentos; de
esta forma protegerás tu vista ante ebulliciones violentas.
3 Al encender el mechero de Bunsen, asegúrate de abrir la to-
bera, de forma tal, que penetre suficiente oxígeno, generan-
do una combustión completa y evitando la formación de par-
tículas y monóxido de carbono. Si lo has encendido
correctamente, la llama será de color azul opaco y los obje-
tos no se ensuciarán a su contacto.
4 Para calentar un líquido en un tubo de ensayo, sujeta el tubo
ligeramente inclinado usando una pinza. Aplica la llama por
debajo del nivel del líquido moviéndolo suavemente.
5 No debes calentar nunca el tubo por el fondo, pues la forma-
ción de vapor puede causar que el líquido salga bruscamen-
te al exterior alcanzando a quien se encuentre cerca.
6 Debes leer las etiquetas de los reactivos antes de usarlos.
Evita dejar los frascos abiertos una vez usados.
7 Al hacer cualquier preparación, asegúrate de que tanto el re-
cipiente a ser utilizado, como el gotero que emplees están
limpios; si tienen residuos de otras sustancias, esto podría
alterar los resultados.
8 No debes oler o probar ninguno de los reactivos.
9 Utiliza guantes de látex al hacer las preparaciones.
10 Al utilizar el multímetro para medir cantidades desconoci-
das, utiliza siempre la escala mayor. De esta forma evitarás
causar daños en el aparato.
11 Al realizar las prácticas de electricidad, asegúrate de utilizar
calzado con suela de goma, ya que este material es aislante.
12 Todos los instrumentos (balanza, pH metro, dinamómetro,
etc.) deben estar calibrados antes de iniciar.
6
 Descubrimientos en el campo de la Física y la Química.
 Aportes a la humanidad.
3 En casa, con ayuda de un adulto, investiga acerca de la vida de John Dalton:
Prepara un breve informe y exponlo en clase.
 ¿Cómo es el átomo según Dalton?
 ¿Cuáles eran los aciertos y errores de la teoría atómica de Dalton tenía?
 ¿Cuáles son los postulados de la teoría atómica de John Dalton?
2 Responde.
1 Explica con tus palabras el concepto de que la materia es discontinua.
1 Estructura de la materia
Ficha 1: El átomo: de Demócrito a Dalton
7
1
5 Dibuja un modelo de átomo y señala el núcleo, los protones, los neutrones
y los electrones. Especifica cuál investigador postuló este modelo.
6 Completa el siguiente cuadro sobre las partículas subatómicas.
4 Responde.
 ¿Cómo es la estructura del átomo según Thompson?
 ¿Por qué el modelo atómico de Rutherford se llama modelo planetario?
 ¿Por qué crees que hubo dudas en torno al modelo de Thomson?
Ficha 2: Las partículas que forman el átomo
Partícula subatómica Carga eléctrica Dónde se encuentra
Científico que
la descubrió
8
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
Aluminio Silicio Calcio
10 Responde:
 En el modelo atómico de Böhr en el átomo
hay presente:
Cuatro niveles de energía.
Siete niveles de energía.
Nueve niveles de energía.
 El átomo posee un núcleo que contiene:
Protones y electrones.
Neutrones y electrones.
Protones y neutrones.
 El modelo de Böhr es conocido como:
Modelo planetario.
Modelo de capas.
Modelo nube electrónica.
 El modelo de Sommferfeld representa:
Órbitas circulares.
Órbitas elípticas.
No tiene en cuenta las órbitas.
 ¿En qué partículas se basó Böhr para elaborar su modelo del átomo?
 ¿Cómo se disponen las partículas del átomo en el modelo de Böhr?
 ¿Cómo los electrones pueden ganar o perder energía?
7 Selecciona la respuesta correcta en cada caso:
8 Representa los átomos de los siguientes elementos según el modelo de Böhr:
9 Escribe los postulados que sustentan el modelo atómico de Böhr.
Ficha 3: El modelo atómico de Böhr
9
1
11 Escribe F, si la afirmación es falsa, o V, si es verdadera.
12 Marca con un ✔ las afirmaciones correctas.
13 Analiza el siguiente gráfico que muestra la energía en los distintos subniveles
y responde las preguntas.
Dos zonas: el núcleo y la nube electrónica.
Que el núcleo concentra prácticamente toda la masa del átomo.
Que el átomo es indivisible.
Que la nube electrónica es el espacio donde se mueven los electrones.
El científico Maxwell, en 1865, estableció que la luz era una onda electromagnética.
Existen elementos químicos que presentan el mismo espectro electromagnético.
Max Planck estableció que la energía se emite o se absorbe en cantidades discretas, a
las que llamó cuantos.
El número cuántico principal describe la forma de los orbitales.
La zona donde hay mayor probabilidad de encontrar un electrón se denomina núcleo.
Los fotones se refieren a la cantidad discreta y discontinua de energía que puede emi-
tir o absorber un electrón.
 ¿Qué indica la flecha vertical?
 ¿Qué indica cada línea horizontal?
 ¿Cuántos niveles de energía se representan?
 ¿Cuántos subniveles de energía hay en el nivel 3?
 ¿Qué subnivel de energía está más cerca al núcleo?
 ¿Cuántos electrones acepta como máximo el nivel 2?
El modelo atómico actual considera:
Ficha 4: El modelo actual del átomo
Nivel principal
de energía
Subnivel
4d
5s
4p
3d
4s
3p
3s
2p
2s
n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
Incremento
de
energía
1s
10
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
 ¿Qué diferencias existen entre las regiones px, py y pz?
 ¿Por qué es importante conocer la forma de los orbitales?
15 Explica cuál ha sido el aporte de la espectroscopia en la construcción de los
modelos atómicos.
16 Observa la imagen y responde las preguntas:
Número cuántico Símbolo Información que suministra
Principal
Secundario
Magnético
Espín
14 Completa la siguiente tabla.
Ficha 5: Números cuánticos
Z
X X
Y Y Y
X
Z Z
11
1
17 Escribe, en el recuadro, la configuración electrónica de los siguientes elementos. In-
dica si el elemento es metal, no metal o gas noble, y el estado en que se encuentra.
18 Identifica los elementos que corresponden a las siguientes configuraciones electrónicas.
Nombra el período y el grupo al que pertenece cada uno en la tabla periódica.
Ficha 6: La configuración electrónica de los átomos
 1s2
2s2
2p6
3s1
 1s2
2s2
2p3
 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d10
4p6
5s1
 1s2
2s2
2p6
12
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
MATERIALES
 Pipeta aforada de 1 mL
 Tubos de ensayo
 Agitador de vidrio
 Gradilla
 Mechero de Bunsen
 Pinzas de madera
 Balanza analítica
 10 asas de metal
 Marcador
 Gafas de seguridad
 Cloruro de estroncio
 Cloruro de calcio
 Cloruro de bario
 Óxido cúprico
 Cloruro de sodio
 Cloruro de potasio
 Cloruro de litio
 Ácido clorhídrico
 Agua destilada
OBJETIVOS
 Comprobar la presencia de cationes de elementos metálicos.
Los elementos metálicos emiten luz de color cuando se
les proporciona energía, debido al salto de los electrones
de un nivel de energía mayor a uno menor. Cuando un
elemento es calentado hasta la incandescencia, emite
una luz de color característico, que se denomina radia-
ción electromagnética. Si esta radiación se hace pasar a
través de un prisma, lo cual se logra en un instrumento
llamado espectroscopio, se obtiene un conjunto de ha-
ces luminosos de diferentes colores, que conforman el
denominado espectro de emisión. En esta actividad prác-
tica, identificarás y observarás procesos de emisión ató-
mica de diferentes elementos metálicos.
Evidencia el proceso de emisión
en los elementos metálicos
13
Estructura de la materia 1
PROCEDIMIENTO
Enciende el mechero de Bunsen, observa la llama y anota tus observa-
ciones en tu cuaderno.
Coloca la argolla del asa en la llama, sujetándola con una pinza de ma-
dera, y observa el color que se produce. Anota tus observaciones en tu
cuaderno.
Introduce la argolla de todas las asas en un tubo de ensayo con ácido
clorhídrico (HCl) y llévalas a la llama. Repite esta operación hasta que la
llama deje de ser amarilla.
Coloca, en la gradilla, los tubos de ensayo y márcalos con los números
del 1 al 7.
Pesa 1 mg de cada una de las sustancias (7 en total) utilizando una ba-
lanza analítica, y adiciónalo en el tubo de ensayo respectivo, según la
numeración.
Adiciona 1 mL de agua destilada a cada tubo de ensayo y, con un agitador
de vidrio, disuelve el reactivo.
Sumerge el asa en el reactivo del tubo de ensayo número 1. Luego, pon-
lo en la llama, observa lo que ocurre y anótalo en tu cuaderno.
Repite el mismo procedimiento con cada una de las mezclas en los tubos
de ensayo y observa la coloración de la llama que genera cada sustancia.
Registra los resultados de cada muestra.
1
2
3
4
5
6
7
8
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 Completa la siguiente tabla de acuerdo con las observaciones realizadas.
Tubo de ensayo Reactivo Observaciones
1
2
3
4
5
6
7
14
3 Busca el arsénico en la tabla periódica de los elementos. ¿Es un metal, un no
metal o un metaloide?
2 Explica por qué el concepto de peso atómico reemplazó el de masa atómica
en la organización de los elementos en la table periódica.
4 Investiga los aportes de Jacob Berzelius y de William Prout a la organización
de los elementos y los años en los que cada científico propuso su modelo, y
ordénalos cronológicamente.
5 Investiga a qué corresponden las octavas musicales (puedes preguntarle a un
profesor de música) y diseña un diagrama que se asemeje al de las octavas
de Newlands.
1 ¿Qué elementos se encuentran libres en la naturaleza? Nombra algunos
ejemplos.
2 La tabla periódica
Ficha 1: Evolución de la tabla periódica
15
2
7 Dibuja la tabla periódica de Mendeleiev, ubicando todos los elementos.
8 Explica cada uno de los siguientes postulados correspondientes a la tabla
periódica de Mendeleiev.
 ¿Cuántos elementos químicos contenía la tabla periódica de Mendeleiev?
 ¿Cuál fue el enunciado de la Ley Periódica formulada por Mendeleiev?
 ¿Cuáles fueron los elementos que predijo Mendeleiev? ¿Cuáles son esos elementos hoy?
¿En qué grupo y período están ubicados?
6 Responde.
 El orden de los elementos no es estricto en cuanto al aumento del peso atómico.
 Los gases nobles no fueron incorporados en esta clasificación.
 La tabla periódica está diseñada a partir de las propiedades periódicas.
 En el diseño se dejaron espacios que correspondían a elementos que fueron des-
cubiertos mucho tiempo después.
Ficha 2: Clasificación de los elementos químicos
16
LA TABLA PERIÓDICA
9 Observa el siguiente esquema de la tabla periódica y, luego, responde:
10 Dos elementos químicos representativos, muy importantes para la salud ósea,
tienen las siguientes características: uno presenta átomos con cuatro niveles de
energía y dos electrones en el último de estos; el otro tiene átomos con tres ni-
veles de energía y cinco electrones en el último nivel.
Ficha 3: Sistema periódico actual
¿Cuál es el nombre de cada grupo?
¿Cómo se numeran los grupos? Representa los dos tipos de nomen-
clatura para los grupos.
¿Cuáles son los períodos? Señala cada uno en el esquema anterior.
¿Cuáles son los bloques? Identifícalos mediante colores.
A
B
C
D
 ¿A qué grupo y a qué período pertenecen?
 ¿Qué elementos son?
 ¿Cómo se llama la familia de cada uno?
17
2
11 Calcula el valor del Zef para el último electrón en las siguientes especies:
12 Explica cómo varía la carga nuclear efectiva en los siguientes pares de elementos:
Ficha 4: Apantallamiento y carga nuclear efectiva
 08
02–
:  012
Mg2+
:
 04
Be:  013
Al:
 01
H:  017
Cl:
 Cr-Co
 Na-K
 Ca-B
 Br-F
 P-S
 Si-Se
18
LA TABLA PERIÓDICA
El radio atómico disminuye de izquierda a derecha en un período por la atracción que
ejerce el número creciente de protones sobre los electrones.
En cada período, el gas noble correspondiente es el elemento que tiene más alta energía
de ionización.
El carácter metálico de los elementos de la tabla periódica varía de la misma forma que
la electronegatividad.
El radio atómico en un grupo aumenta de arriba hacia abajo, ya que en ese sentido dis-
minuye el tamaño de los orbitales.
15 Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, o falsas, F. Justifica tu elección.
16 Explica por qué disminuye la energía de ionización de los átomos del grupo
de elementos representativos a medida que aumenta su número atómico.
14 Indica cuál átomo tiene mayor tamaño para cada uno de los siguientes pares de elementos:
 Li o Na.
 Li o Be.
 N o F.
 Na o Mg.
Ficha 5: Variación de propiedades periódicas I
13 Coloca, en el esquema de la tabla periódica, la letra y la dirección de la flecha según la
variación que experimenta cada una de las siguientes propiedades periódicas:
Radio atómico
creciente (R).
Energía
de ionización
creciente (EI).
Electronegatividad
creciente (EN).
A
B
C
H He
C N O F
Na S Cl Ar
K Ca Fe Br
Ba Au
U
19
2
18 Describe e infiere propiedades de los elementos ubicados en la tabla periódica.
17 Identifica los elementos con las siguientes características:
 La más alta energía de ionización.
 El mayor carácter metálico.
 El menor radio atómico.
 Un metaloide.
 Ordena de mayor a menor carácter metálico los elementos del grupo 17.
 Ordena de mayor a menor radio atómico los elementos de la familia de los alcalinos.
 Explica por qué el Ba y el Ra pertenecen a la misma familia.
Ficha 6: Variación de propiedades periódicas II
H He
Li C N O F
Na S Cl Ar
K Ca Fe Br
Ba Au Hg
Ra
U
20
LA TABLA PERIÓDICA
19 Con la ayuda de la tabla periódica, busca los siguientes elementos y clasifícalos
en metales, no metales y metaloides. Elige uno de cada grupo e investiga cuáles
son sus usos.
20 El mercurio es líquido a temperaturas superiores a -38,8 °C. ¿Cómo se relaciona esto
con el uso del mercurio en la fabricación de termómetros?
 Antimonio.
 Plata.
 Oxígeno.
 Bromo.
 Níquel.
 Hierro.
 Sodio.
 Arsénico.
 Potasio.
 Fósforo.
Ficha 7: Carácter metálico
21
2
22 Escribe las características de los elementos de este bloque.
23 Explica por qué los elementos del bloque S no se encuentran en estado libre
en la naturaleza.
 A los elementos del bloque S se les llama asi:
por tener su elemento más externo en el orbital s.
por tener un orbital s por nivel.
por ser del grupo Ill.
 Son elementos del grupo IA:
Al, Fe, I.
Fe, er, Ca.
Li, Na, K.
 A los elementos del grupo IA se les conoce como:
Metales alcalinos.
Halógenos.
Gases nobles.
 Número de electrones que presentan estos elementos en su órbita más externa.
3 electrones.
1 electrón.
4 electrones.
21 Selecciona la respuesta correcta con una X.
Ficha 8: Elementos del bloque s
22
LA TABLA PERIÓDICA
26 Investiga y explica.
27 Escribe la fórmula del compuesto siguiente. Luego, escribe el elemento de donde proviene.
Reactivos Productos
B2
O3
+ H2
O
C + O2
2Al + Fe2
O3
Cl2
+ Zn
25 Completa las reacciones siguientes y escribe los nombres de los reactivos
y los productos.
 Es el único elemento del grupo IIIA que forma enlaces covalentes. (Al, Ne, B).
 Es el metal más abundante. (B, Ga, Al).
 Son compuestos complejos de boro e hidrógeno. (halógeno, boratos y boranos).
 Único mineral útil del aluminio con el que se obtiene aluminio puro. (feldespato, bauxita, analcima).
 Surge de la purificación del aluminio y del cinc. (indio, galio, talio).
 Colemanita
 Bórax
 Ácido bórico
 Feldespasto artosa
 Analcina
 Bauxita
24 Rodea la respuesta correcta en cada caso.
Ficha 9: Elementos del bloque P
 ¿Cómo se obtiene el boro?
 ¿Cómo se obtiene el aluminio?
23
2
30 Completa el cuadro.
29 Completa las expresiones.
28 Completa el cuadro siguiente con los elementos de las series de transición.
 El comportamiento químico de los elementos de transición viene determinado
por .
 Es un elemento que presenta las características de ser blando y dúctil, siendo una excepción
entre los elementos del bloque D .
 Son los elementos más reactivos en la primera serie de transición
.
 Son los estados de oxidación que pueden presentar los elementos de la serie 1.
.
Ficha 10: Elementos del bloque D
Elementos de las series de transición
Elementos de la primera serie Elementos de la segunda serie Elementos de la tercera serie
Compuestos formados por los elementos del bloque D según las valencias indicadas
Estados de oxidación Compuestos
24
LA TABLA PERIÓDICA
32 Completa.
31 Contesta.
 ¿Por qué los alquimistas le llamaron tierras raras a los lantánidos?
 ¿Cuál es la fuente principal de los lantánidos?
 ¿De dónde procede el prometio?
 ¿Qué son los isótopos?
 ¿A qué se llama fisión nuclear?
 El neptunio, el plutonio y el americio son elementos .
 El Np, el Pu y el Am se preparan por .
 El plutonio se recupera para ser usado como .
 El neptunio es usado como .
 El americio se produce .
Ficha 11: El bloque F
25
2
35 Completa la siguiente tabla.
34 Representa la distribución electrónica de los elementos químicos de número atómico
2, 18 y 54. Indica a qué grupo y período de la tabla periódica pertenecen. Determina
los números cuánticos del electrón diferenciante.
33 Responde.
 ¿Cuáles elementos químicos pertenecen al grupo 18? Escribe su nombre y símbolo químico.
 ¿Por qué a los elementos químicos del grupo 18 se les denomina gases nobles?
Ficha 12: Los gases nobles
Elemento Propiedades Usos y aplicaciones
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Og
26
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
OBJETIVOS
MATERIALES
 Obtener hidrógeno y oxígeno a partir de la electrólisis
del agua.
 Identificar el hidrógeno y el oxígeno a partir de sus
propiedades.
 Comprobar las reacciones de descomposición.
 Una cuba electrolítica.
 Un frasco de vidrio en el que se introducen los
terminales de dos cables conectados a una pila
de 9 voltios.
 Dos tubos de ensayo.
 Un soporte universal.
 Dos agarraderas.
 Agua destilada.
 Ácido sulfúrico
 (H2
SO4
) al 15%. Una varilla de vidrio.
 Una vela.
Los elementos químicos pueden obtenerse a
partir de la descomposición de compuestos por
métodos químicos corrientes, capaces de rom-
per ciertos enlaces químicos. Un caso muy sim-
ple de descomposición es el de la electrólisis
del agua, que consiste en la obtención de oxíge-
no e hidrógeno gaseoso pasando una corriente
eléctrica por una solución acuosa.
Obtención de hidrógeno
y oxígeno a partir del agua
27
La tabla periódica 2
PROCEDIMIENTO
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 Anota la proporción de volúmenes de los gases obtenidos.
 Explica cómo resulta la identificación de cada gas.
 Responde:
¿Por qué se produjo la descomposición del agua?
¿Para qué se agrega ácido sulfúrico al agua?
¿Qué gas produjo la explosión?
¿Qué gas avivó la llama?
¿Qué nombre recibe la reacción química que se produjo en el agua por el paso
de la corriente eléctrica?
 Escribe la reacción química que se produjo al descomponerse el agua
por efecto de la electricidad.
Llena la cuba con agua destilada hasta las 2/3 partes de su ca-
pacidad. Llena de agua los tubos de ensayo, tapa cada uno con
un dedo e inviértelos sobre cada electrodo de la cuba, cuidando
de que en ellos no quede aire.
Vierte 2 o 3 ml de ácido sulfúrico en la cuba que contiene el agua
y agítala con la varilla de vidrio, observa el burbujeo que se pro-
duce dentro de los tubos y la cámara de gas que se forma en
cada uno. Continúa el proceso por unos 15 minutos. Desconec-
ta la pila y finaliza así la descomposición.
Compara el volumen de gas formado en cada tubo.
Identifica los gases presentes en cada tubo. Para ello, saca los
tubos de la cuba y acércale a cada uno la llama de la vela. Uno de
ellos producirá una pequeña explosión, y el otro avivará la llama.
1
2
3
4
28
3 Enlaces y estructuras químicas
Ficha 1: El enlace químico
1 Identifica y describe conceptos sobre el enlace químico.
2 Observa la recta numérica y responde.
 ¿Cuáles son las unidades estructurales de los compuestos iónicos? ¿Cuáles
son las unidades de los compuestos covalentes?
 ¿Qué es la electronegatividad de un elemento?
 ¿Qué son las moléculas polares? Da ejemplos.
 ¿Qué tipos de redes forman los metales?
 ¿Qué fuerzas hay que vencer para evaporar una masa de agua en estado líquido?
 ¿En qué intervalo de la recta ubicarías el enlace iónico?
 ¿Qué tipo de enlace corresponde a DEN = o?
 Si la diferencia de electronegatividad entre dos átomos pertenece al intervalo
0  DEN ≤ 1.7, ¿qué tipo de enlace se produce?
0 1.7 DEN
2
1
29
3
Ficha 2: Regla del octeto y dueto electrónico
3 Gilbert N. Lewis realizó destacadas contribuciones a la Química. Una de estas
consiste en las representaciones de los enlaces químicos, cuyas fórmulas llevan
su nombre. Teniendo en cuenta los principios de dichas representaciones, expli-
ca la estructura de la molécula del ácido nítrico (HNO3
).
4 Escribe la estructura de Lewis de las siguientes moléculas covalentes:
 Flúor (F2
)  Nitrógeno (N2
)  Oxígeno (O2
)
 Agua (H2
O)  Dióxido de carbono (CO2
)  Metano (CH4
)
30
ENLACES Y ESTRUCTURAS QUÍMICAS
Sustancias Propiedades Aplicaciones
Cloruro de sodio (NaCl)
Nitrato de potasio (KNO3
)
Sulfato de cobre II (CuSO4
)
8 Completa la siguiente tabla.
7 El cloro (Cl) es un gas verde-amarillo de olor irritante, tóxico; y el (Na) es un metal plateado
y blando que reacciona con el oxígeno (O2
) fácilmente. Si estos dos elementos se unen, se
presenta una reacción violenta y se forma cloruro de sodio (NaCl).
Tranferencia de electrones.
Ionización de los átomos involucrados.
Formación de cargas parciales ␦+
y ␦–
.
Unión entre cationes y aniones.
Son sólidos a temperatura ambiente.
Tienen bajos puntos de fusión y de ebullición.
Son duros pero frágiles.
Son muy solubles en agua.
Son malos conductores de la electricidad.
5 Identifica qué proceso no tiene relación con el enlace iónico.
6 Determina cuáles de las siguientes propiedades se presentan en los compuestos
iónicos.
Ficha 3: El enlace iónico
 ¿Crees que la sal formada tiene las mismas propiedades de los elementos que la conforman?
 ¿Qué sucede con los átomos cuando se forma el nuevo compuesto?
 ¿Por qué son empleadas las sales de cloro en el tratamiento del agua en las piscinas?
31
11 Determina el tipo de enlace covalente de las siguientes fórmulas de compuestos químicos,
empleando la diferencia de electronegatividad.
12 Representa el enlace covalente entre los átomos de los siguientes compuestos químicos:
3
9 Un grupo de estudiantes está realizando un trabajo sobre sustancias de uso cotidiano
que conduzcan la corriente eléctrica. ¿Qué tipo de sustancias les sugerías? Justifica tu
respuesta.
10 Las minas de los lápices que utilizas están formadas por una clase de carbono denomi-
nado grafito, el cual presenta enlaces covalentes puros. Sin embargo, es un excelente
conductor de electricidad. Explica esta propiedad del carbono (C).
CH4
O2
NH3
S8
Cl2
O5
N2
Ficha 4: El enlace covalente
 P2
O5
 H2
SO4
 CO2
 N2
 Cl2
 C2
H4
32
15 La molécula de tetracloruro de carbono (CCl4
) es apolar y la molécula
del agua (H2
O) es polar. Explica, a partir de la estructura molecular,
la razón por la cual presentan esta característica.
 Puentes de hidrógeno y fuerzas de London.
 Atracciones ion-dipolo y dipolo-dipolo.
 Catión y anión.
 Dipolo-dipolo inducido.
13 Identifica los compuestos que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua.
14 Establece algunas diferencias entre:
Ficha 5: Unión entre las moléculas
NH3
Na+
CH4
H – C = O
OH
|
ENLACES Y ESTRUCTURAS QUÍMICAS
33
17 Representa la estructura de resonancia de los siguientes compuestos químicos:
16 Explica la importancia de la propiedad de la resonancia en la representación
de las fórmulas de los compuestos químicos.
3
 HNO3
 CNH4
 ClNO2
 H2
CO
Ficha 6: Estructuras resonantes
NO2
CH3
NH2
OH
COOH
34
19 Utiliza tus conocimientos y explica las siguientes situaciones cotidianas.
20 Explica, a partir de las diferentes teorías, las propiedades físicas de los compuestos
con enlace metálico.
21 Menciona ejemplos de las aplicaciones de las sustancias con enlace metálico.
 ¿Has escuchado alguna vez que si una persona tiene anemia necesita hierro para subir
su hemoglobina? ¿Crees que la beneficiaría en algo masticar limaduras de hierro?
 Se habla de tomar calcio para los huesos, pero el calcio es un metal
reactivo y tóxico. ¿A qué se hace referencia?
La red cristalina posee planos de fractura.
Los electrones deslocalizados en la red generan flujo de electricidad.
Está constituido por cationes y electrones libres.
Las aleaciones tienen propiedades promedio entre las de sus componentes.
18 Infiere respecto del enlace metálico.
Ficha 7: El enlace metálico
ENLACES Y ESTRUCTURAS QUÍMICAS
35
3
23 El siguiente gráfico representa la estructura cristalina de un compuesto de dos
elementos: X e Y.
Elemento Configuración electrónica
X 1s1
Y 1s2
2s2
2p5
Z 1s2
2p6
3s2
3p5
T 1s2
2s2
2p4
W 1s2
2s2
2p6
3s2
22 En el siguiente cuadro se observan las distribuciones electrónicas de algunos
átomos representados por letras que no corresponden con el símbolo de nin-
gún elemento químico.
 Identifica qué tipo de enlace existe en el compuesto X2
T.
 Señala qué geometría molecular presentan las moléculas
del compuesto anterior.
 Selecciona qué compuesto se forma al unirse los elementos W y T.
 Identifica qué tipo de enlace existe en el compuesto Y2
.
 Se forma un compuesto XZT. Infiere qué tipo de enlace forman las uniones
X-Z y Z-T, respectivamente.
 Justifica si es posible un enlace X-X.
 Identifica en qué proporción se encuentran los átomos
de los dos elementos en la red.
 Señala cuál es el estado de agregación de esta sustancia
a temperatura ambiente.
 Infiere cuál es la fórmula del compuesto.
 Infiere cómo será la diferencia de electronegatividades
entre ambos elementos.
 Identifica qué elemento representa al catión y explica
por qué.
 Explica por qué este compuesto debe disolverse
o fundirse para poder conducir electricidad.
Ficha 8: Actividades de refuerzo y ampliación
Y–
X+
36
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
Propiedades de los compuestos
iónicos y covalentes
MATERIALES
 1 bata de laboratorio.
 1 mechero Bunsen.
 2 cucharas de combustión.
 6 vasos de precipitados de 250 mL.
 1 bombilla de voltios.
 1 porta bombilla.
 3 probetas graduadas de 100 mL.
 2 pilas de 1,5 voltios.
 1 fuente de alimentación de corriente.
 2 láminas de cobre, Cu, de 2 x 10 cm de
largo.
 3 cables de cobre, Cu, con pinza
caimán de 30 cm de largo.
 1 cronómetro.
 1 balanza.
 Identificar las principales propiedades físicas y químicas
de compuestos iónicos y covalentes.
 Desarrollar habilidades para la formulación de preguntas
mediante la utilización de algunos procedimeintos físicos.
 Establecer la relación que existe entre el tipo de enlace
de un compuesto y la conductividad eléctrica.
OBJETIVOS
Los enlaces químicos son fuerzas de atracción que
mantienen unidos a los átomos que están presentes
en las moléculas.
El enlace iónico se forma cuando hay transferencia de
electrones y un enlace covalente se forma cuando
hay compartición de electrones entre los átomos de
un compuesto.
Una sustancia conduce la corriente eléctrica en la me-
dida que produce iones. En estado sólido los com-
puestos iónicos no conducen la corriente eléctrica,
pero sí lo hacen cuando están disueltos o fundidos.
37
Enlaces y estructuras químicas 3
PROCEDIMIENTO 1
PROCEDIMIENTO 2
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 Completa la siguiente tabla con las observacio-
nes realizadas en el procedimiento 1.
Compuestos Tiempo (s) Observaciones
Azúcar, sacarosa
C12
H22
O11
30
60
90
120
Cloruro de sodio,
NaCl
30
60
90
120
 Completa la siguiente tabla con las observacio-
nes realizadas en el procedimiento 2.
Mezcla
Conduce la electricidad
Si No
 ¿Cómo se relaciona la fuerza de enlace con la
cantidad de calor necesario para descomponer
una mezcla?
 ¿Cómo se relaciona el tipo de enlace con la con-
ductividad eléctrica de las sustancias? Explica tu
respuesta.
Coloca en una cuchara de combustión 2 g de azúcar, sacarosa, C12
H22
O11
.
Introduce la cuchara en la zona azul de la llama del mechero Bunsen. Ob-
serva los cambios ocurridos durante dos minutos en intervalos de 30 segun-
dos. Registra las observaciones en una tabla.
Repite el paso 1 nuevamente, utilizando 2 g de cloruro de sodio, NaCl.
1
2
Realiza el montaje del circuito eléctrico que se muestra en la figura.
Agrega 100 mL. de agua deslizada en un vaso de precipitado y agrega 5
g de cloruro de sodio, NaCl. Agita la mezcla hasta que los cristales se
disuelvan.
Repite el paso 4, utlizando ahora los cristales de azúcar, sacarosa, C12
H22
O11
.
Adiciona a cada probeta 100 mL de agua destilada, 100 mL de etanol, C2
H5
OH,
al 98% y 100mL de glicerina, C3
H5
(OH)3
, repetitivamente. Vierte cada uno de
los líquidos en tres vasos de precipitados de 250 mL diferentes.
Comprueba la conductividad eléctrica de cada una de estas soluciones, su-
mergiendo las láminas de cobre, Cu, en cada uno de los vasos de precipitado
de 250 mL. Si el bombillo se enciende, la sustancia es conductora.
1
2
3
4
5
38
4 Investiga. Para que se produzca una combustión, no es suficiente que el com-
bustible entre en contacto con el oxígeno del aire. Explica qué se necesita
para que ocurra esta reacción.
2 Nombra los compuestos y clasifica las reacciones:
1 Compara. ¿Qué diferencias existen entre la combustión completa
y la incompleta?
3 Explica. ¿Por qué es necesario utilizar símbolos especiales en las ecuaciones
químicas?
Reacciones químicas
4
Ficha 1: Reacciones químicas
 C + O2
CO2
+ energía
 2Ba + O2
2BaO
 H2
SO4
+ 2NaCl Na2
SO4
+ 2HCl
 Cu + 2H2
SO4
CuSO4
+ SO2
+ 2H2
O
 H2
+ Ca CaH2
39
4
5 Escribe si el proceso es endotérmico o exotérmico en las siguientes expresiones:
7 Interpreta y formula.
Vierte agua fría en dos vasos y agrega una tableta efervescente entera en uno y una
molida en otro. Mide el tiempo que tarda en concluir la reacción en cada uno de los
vasos. Repite la experiencia, pero con agua caliente. Luego, explica los resultados.
8 Compara. ¿Cómo es la velocidad de reacción en los compuestos iónicos y covalen-
tes, según el tipo de enlaces?
9 Explica. En el equilibrio químico, mientras una reacción química se produce en un
sentido, su inversa sucede en el sentido contrario. Entonces, ¿un producto puede
funcionar como reactivo? ¿Por qué?
6 Escribe el tipo de reacción según la variación de energía entre reactantes y productos.
 Las luciérnagas combinan con oxígeno la luciferina, por lo que destellan en la noches
tropicales.
 Durante la respiración celular, la combustión de la glucosa almacena energía química en
las moléculas de ATP (adenosín trifosfato) hasta que dicha energía es usada por la célula.
 HReactivos
 HProductos
:  HProductos
 HReactivos
:
Ficha 2: Otros tipos de reacciones químicas
40
REACCIONES QUÍMICAS
13 Completa y dibuja las moléculas que se obtendrán al reaccionar:
11 Indica cuántos moles y gramos de cada sustancia intervienen en la reacción.
H2
SO4
+ 2HBr SO2
+ 2H2
O + Br2
12 Lee y desarrolla los siguientes ejercicios:
A Balancea por el método del tanteo:
 Li + O2
Li2
O
 Al + O2
Al2
O3
 Na + H2
O NaOH + H2
 Cl2
O5
+ H2
O HClO3
 Pb(NO3
)2
+ NaI PbI2
+ NaNO3
B Balancea las siguientes reacciones por el método algebraico:
 Ag + HNO3
AgNO3
+ NO +
 MnO2
+ HCl MnCl2
+ H2
O + Cl2
10 En cada ecuación, verifica la conservación de la materia elemento por elemento. Indica
con un las ecuaciones que están balanceadas y con una las que no lo están.
Ficha 3: Balanceo de las ecuaciones químicas
Mg + H2
O MgO + H2
.
FeCl2
+ Cl2
FeCl3
.
Ca + 2H2
O Ca(OH)2
+ H2
.
C3
H8
+ 3O2
3CO2
+ 4H2
O.
8 moléculas de hidrógeno (H2
) + 4 moléculas de oxígeno (O2
) x moléculas de agua (H2
O)
41
4
16 Indica en las siguientes semirreacciones redox cuál es la especie química que gana
electrones, la que aumenta su número de oxidación y la que se reduce.
17 Determina el número de oxidación de cada elemento en las siguientes sustancias.
15 Escribe la ecuación química que representa la reacción entre el SO3
y el vapor de agua
para formar ácido sulfúrico.
 ¿Cómo cambia el número de oxidación del N cuando el NO se convierte en NO2
,
al reaccionar con el O2
?
 ¿Con qué número de oxidación actúa el S en el SO2
y en el SO3
?
 Hg Hg2+
 O2
O2–
 Pb4+
Pb2+
 Pb Pb2+
14 Responde.
Ficha 4: Balanceo de ecuaciones químicas redox
K2
SO4
Al2
O3
CuNO3
42
REACCIONES QUÍMICAS
20 Responde.
La nitroglicerina es un poderoso explosivo, de fórmula global C3
H5
N3
O9
. Su descomposición
genera calor y hace expandir violentamente los productos gaseosos en explosión:
4C3
H5
N3
O9(I)
6N2
+ 12CO2
+ 10H2
O + O2
19 Lee.
Industrialmente, el oxígeno se extrae del aire (cerca del 21 % del aire es O2
), pero en el
laboratorio se obtiene de reacciones de descomposición. Si en una práctica se produjo
oxígeno calentando 25 g de clorato de potasio:
2KClO3
KCl + 3O2
18 Responde.
Al hacer reaccionar 1 g de cobre con 0,5 g de azufre, la reacción es completa y se forma CuS.
¿Qué ocurrirá si hacemos reaccionar 20 g de cobre con 20 g de azufre?
En la detonación de 100 gramos de nitroglicerina:
 ¿Qué cantidad de moles de dióxido de carbono resulta?
 ¿Cuántos moles de mezcla gaseosa resultan?
 ¿Qué volumen ocuparía todo el producto si estuviera en condiciones normales?
 La mezcla de gases producida ocupará un espacio muchísimo mayor que el calculado. ¿Por qué?
Determina:
 Moles de cloruro de potasio formados.
 Moles de oxígeno formados.
 Gramos de KCl formados.
 Gramos de O2
formados.
Ficha 5: Estequiometría de una ecuación química
43
4
El tricloruro de fósforo reacciona con el fluoruro de hidrógeno para dar trifluoruro
de fósforo y ácido clorhídrico. En una bombona que contiene 5 L de gas HF en
condiciones normales se introducen 15 g de tricloruro de fósforo y se ponen en
condiciones de reaccionar.
 ¿Cuantos gramos de trifluoruro de fósforo se obtendrán como máximo?
 Si el HCl que se obtiene se disuelve en agua hasta tener un volumen de 100 mL,
¿cuál será la concentración de la disolución resultante?
21 Cuando se calienta el nitrato de manganeso (II) hexahidratado se descompone
en dióxido de manganeso y dióxido de nitrógeno. Calcula la cantidad de cada
una de estas sustancias que se obtiene cuando se calienta hasta su total des-
composición una muestra de 50 g de esa sustancia.
22 Resuelve.
Ficha 6: Reactivo limitante
44
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
OBJETIVOS
MATERIALES
 Comprobar las leyes que rigen las reacciones químicas.
 Comprobar experimentalmente la Ley de las Proporciones Definidas.
 Cápsula de porcelana.
 Tubos de ensayo.
 Mechero Bunsen.
 Zinc.
 Disolución de nitrato de plomo (II).
 Vaso de precipitados.
 Balanza.
 Disolución de ácido clorhídrico.
 Disolución de yoduro potásico.
La Ley de Lavoisier establece que: En todo pro-
ceso químico, la suma total de las masas de las
sustancias reactivos es igual a la suma total de
las sustancias productos.
La Ley de Proust plantea que la masa de una
sustancia obtenida en una reacción química
guarda una proporción definida con la masa de
las sustancias reactivos. De esto se deduce que
las sustancias tienen una composición constan-
te y definida.
Estudiando las leyes
de las reacciones químicas
45
PROCEDIMIENTO
Reacciones químicas 4
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 Completa las siguientes tablas:
Tabla 1 1 2 3 4 5
Masa de zinc empleada
Masa de cloruro de zinc obtenido
Masa de cloro
Masa de cloro/masa de zinc
Tabla 2 Masas
Vaso + tubo de ensayo 1
Tubo de ensayo 1 + yoduro potásico
Vaso + tubo de ensayo 2
Tubo de ensayo 2 + nitrato de plomo (II)
Mezcla de las dos disoluciones
Ley de las Proporciones Definidas
Toma una cantidad de zinc (entre 1 y 3 gramos). Pésala exacta-
mente y ponla en una cápsula de porcelana previamente pe-
sada.Añade unos mililitros de la disolución de ácido clorhídrico.
Cuando la reacción termine, evapora a sequedad, calentando
sin que el sólido llegue a fundirse.
Pésalo cuando se enfríe.
Registra tus datos y los que recojas de tus compañeros.
Ley de la Conservación de la Masa
Coloca un tubo de ensayo vacío en el interior de un vaso y en
esa forma pésalos.
Añade al tubo de ensayo unos mililitros de la disolución de
yoduro potásico y anota su masa.
Pesa otro tubo de ensayo vacío colocado en el vaso anterior.
Luego, añade a dicho tubo unos mililitros de la disolución de
nitrato de plomo (II) y anota su masa.
Añade en el tubo de ensayo que contiene el nitrato de plomo
(II) el yoduro potásico contenido en el primer tubo.
Pesa el vaso con el tubo que contiene la mezcla de las dos
disoluciones y anota los resultados.
1
2
3
4
1
2
3
4
5
46
4 Escribe V, si el enunciado es verdadero, o F, si es falso.
1 Los profesionales en Química que estudian la Cinética Química, centran sus
estudios en las velocidades de reacción y en la formación de productos a par-
tir de reactivos. Escribe cuáles son los factores que afectan la velocidad de
reacción y escribe un ejemplo.
2 Explica brevemente cómo se relacionan las velocidades de reacción en una
reacción reversible.
3 Menciona y explica las condiciones necesarias para que se produzca una re-
acción química a partir de la teoría de las colisiones. Justifica tu respuesta por
medio de dibujos.
Cinética y Termodinámica
5
Ficha 1: Velocidad de reación
La Cinética Química es un área que estudia la velocidad de las reacciones
químicas y los factores que la afectan.
La velocidad de reacción se expresa en unidades de normalidad por segundo.
Un catalizador es una sustancia que disminuye la velocidad de una reacción
y sufre cambios químicos en su estructura
A medida que la reacción transcurre, las concentraciones de los productos
disminuyen y las concentraciones de los reactivos aumentan.
47
5
5 Establece diferencias entre velocidad de reacción y equilibrio químico.
6 Explica: ¿Una fogata es un ejemplo de equilibrio químico? Justifica tu respuesta.
7 Las reacciones químicas que ocurren en nuestro cuerpo son procesos reversibles,
por ejemplo, la unión del oxígeno (O2
) a la hemoglobina para formar oxihemoglobi-
na, necesaria para transportar el oxígeno (O2
) a todas nuestras células. ¿Qué otras
reacciones de nuestro cuerpo son reversibles? Explica tu respuesta.
8 El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro e insípido que contamina el aire.
Cuando una persona inhala CO se produce la carboxihemoglobina. Plantea la re-
acción que se lleva a cabo y responde:
Ficha 2: Reacciones químicas
 ¿Es un proceso reversible? Explica.
 ¿Qué sucede si una persona inhala una gran cantidad de CO?
48
CINÉTICA Y TERMODINÁMICA
12 La energía es indispensable en un sistema en equilibrio, por lo tanto, puede considerarse
como reactivo en procesos endotérmicos o como productos en procesos exotérmicos.
La siguiente ecuación química representa un proceso exotérmico en equilibrio:
9 El balance entre dos procesos, uno opuesto al otro, se denomina equilibrio. Menciona
situaciones cotidianas en las cuales es evidente este tipo de equilibrio dinámico.
10 Las reacciones químicas son procesos que se realizan en todo momento. ¿Es posible
que todas puedan alcanzar el estado de equilibrio? Justifica tu respuesta.
11 La mayoría de gaseosas o refrescos son disoluciones carbónicas en equilibrio, que al
estar cerradas no dejan escapar el CO2
. ¿Qué ocurre al destapar las botellas que lo
contienen?
Ficha 3: Factores que afectan el equilibrio
2SO2(g)
+ O2(g)
2SO3(g)
+ energía
 ¿Qué sucede a la reacción química si se eleva la temperatura del sistema?
 ¿Qué le ocurre al sistema al disminuir la temperatura?
49
5
13 Para una reacción química a una temperatura determinada, existen varias posiciones
en equilibrio, pero solo un valor de Ke. La siguiente tabla registra los valores de las con-
centraciones iniciales y en equilibrio de tres experimentos diferentes, relacionados
con la síntesis de amoníaco (NH3
):
14 Expresa la constante de equilibrio para las siguientes ecuaciones:
Ficha 4: Constante de equilibrio
N2(g)
+ 3H2(g)
2NH3(g)
 Si en cada experimento se tiene un recipiente de 1 L a 500 °C, comprueba si el valor
de la constante de equilibrio, Ke, es la misma en los tres experimentos.
 SO3(g)
+ H2
O(l)
H2
SO4(l)
 Fe(s)
+ O2(g)
FeO(s)
 H2(g)
+ I2(g)
2HI(g)
Experimento Concentración inicial (M) Concentración en equilibrio (M)
1
N2(g)
1 0.921
NH3
0 0.158
H2
2 1.763
2
N2
1 0.763
NH3
0 1.197
H2
1 2.77
3
N2
0 1.157
NH3
(g) 1 0.203
H2
3 1.82
50
CINÉTICA Y TERMODINÁMICA
15 Razona por qué se dice que el Primer Principio de la Termodinámica es una manera
de expresar el Principio de Conservación de la Energía.
18 Razona por qué la entalpía es una función de estado y se mide en unidades de energía.
16 Demuestra que se puede conocer la variación de energía interna de un proceso
midiendo el calor que intercambia con el entorno cuando se realiza a volumen
constante.
17 En un proceso, un sistema recibe 300 J de calor y realiza un trabajo de expansión
de 200 J. ¿Qué cambio experimenta su energía interna?
Ficha 5: Entalpía. Primer Principio de la Termodinámica
51
5
20 Predice el signo de la variación de entropía de los siguientes procesos. Luego calcula
la entropía. ¿Se confirman tus predicciones?
 Evaporar el alcohol.
 Cristalizar sal marina.
 Quemarse un bosque.
 Obtener cubitos de hielo.
 Aromatizar con incienso.
 Ordenar una habitación.
 3 O2
(g) 2 O3
(g)
 SO3
( g) + H2
(g) SO2
(g) + H2
O (g)
 I2
(s) + H2
(g) 2 HI (g)
19 Analiza cuáles de los siguientes procesos suponen un aumento de la entropía del sistema:
Predicciones Cálculo
Ficha 6: Entropía. Segundo Principio de la Termodinámica
52
CINÉTICA Y TERMODINÁMICA
23 ¿En cuánto cambia la presión de un gas si su temperatura pasa de 20 a 40 °C
(se duplica la temperatura Celsius), manteniendo constante su volumen?
24 Manteniendo constante el volumen de un gas, modificamos su temperatura.
¿Qué cambio debe experimentar su temperatura absoluta para que la presión se
reduzca a la mitad? ¿Su temperatura Celsius cambia en la misma proporción?
22 En un cilindro de émbolo móvil tenemos un gas a 30 °C que ejerce una presión de 350 mm de
Hg cuando el volumen del cilindro es de 1,25 L. ¿Qué presión ejercerá el gas, si desplazamos
el émbolo hasta que el volumen sea de 250 cm3
, manteniendo constante la temperatura?
21 Indica cuál de las siguientes gráficas representa la variación de la presión de un
gas cuando se modifica el volumen del recipiente en el que se encuentra, man-
teniendo constante su temperatura.
Ficha 7: El estado gaseoso
1/V
A
p
C
p
p • V
B
V
p
V1
= 1.25 L
p1
= 350 mm de Hg
53
5
25 Deduce la ecuación de estado de los gases ideales suponiendo que el gas pasa
del estado 1 a A en un proceso con volumen constante y de A a 2 en un proceso
con temperatura constante.
26 En un recipiente de 15 L se ha colocado un gas a 50 °C que ejerce una presión
de 2 atm. Determina cuál será ahora el volumen del recipiente, si lo calentamos
hasta 100 °C y dejamos que la presión llegue hasta 3 atm.
27 Como resultado de una reacción química se ha generado un gas que ocupa un vo-
lumen de 10 L a la presión de 2 500 mm de Hg. ¿Cuál será la temperatura inicial de
ese gas, si cuando se enfría hasta -10 °C ejerce una presión de 2,5 atm y ocupa 7 L?
28 En un recipiente de 5 L tenemos un gas que ejerce una presión de 600 mm de Hg
a 35 °C. ¿Es posible que experimente una transformación en la que se dupliquen la
presión y el volumen del gas? ¿Qué sucederá con su temperatura?
Ficha 8: Ecuación de estado de gases ideales y reales
54
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
Comprobando la teoría
de los gases
MATERIALES
 Un balón de 500 mL.
 Un tubo de desprendimiento.
 Una pinza de Mohs.
 Un tapón bihoradado.
 Una manguera de goma.
 Trípode.
 Mechero.
 Un soporte universal con pinza para balón.
 Agua destilada.
 Termómetro.
 Fósforos.
 Rejilla.
 Hielo.
 Paño grueso.
OBJETIVOS
 Comprobar los efectos de la presión y la temperatura en los cambios
de estado.
 Establecer parámetros para la comprobación de la ecuación de estado
del gas ideal.
La presión ejerce el gas sobre las paredes del
recipiente que lo contiene se puede explicar
empleando el fundamento teórico propuesto
por Boyle, Gay-Lussac y Charles.
La presión depende del número de partículas,
del volumen del recipiente y de la temperatu-
ra. Manteniendo los demás factores constan-
tes la cantidad de partículas y la temperatura
son directamente proporcionarles a la pre-
sión, mientras que el volumen es inversamen-
te proporcional.
55
PROCEDIMIENTO
Cinética y termodinámica 5
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 ¿Qué ocurre al poner el trapo húmedo en contacto con el balón?
 ¿Por qué se deja escapar el aire antes de cerrar la manguera con la pinza?
 ¿Qué sucede con la presión del vapor dentro del balón al enfriarlo?
 ¿Es posible disminuir el punto de ebullición del líquido indefinidamente? ¿Cómo o por qué?
 ¿Qué ley de los gases se cumple en el experimento? ¿Cómo explicar el comportamiento del gas?
 Emplea el modelo cinético molecular de los gases para explicar la ebullición a presión reducida.
 Investiga acerca de las aplicaciones industriales que tiene la técnica realizada.
 Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las observaciones realizadas y redacta tus conclusiones.
Llena con agua destilada 1/3 de la capacidad del balón.
Arma el equipo como muestra la figura A.
Calienta el agua y deja que hierva durante un minuto para que
su vapor expulse todo el aire del balón.
Apaga el mechero y cierra inmediatamente la manguera con la
pinza. Invierte el balón y coloca el paño húmedo y frío sobre la
base del balón. Observa y anota lo que ocurre.
1
2
3
4
Figura A.
56
1 Marca con un ✔ la respuesta correcta.
Química de los compuestos
del carbono
6
Ficha 1: Química de los compuestos del carbono
Oxígeno
Carbono
Hidrógeno
Silicio
C, H, O, N
C, H, O, N, S
C, H, O
C, H, O, N, P
Oxígeno
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
Berzelius y Kekulé
Whöler y Berzalius
Watson y Crick
Whöler y Kekulé
John Jacob Berzelius
August Kekulé
Watson y Crick
Friedich Whöler
Corriente flogista
Corriente inorgánica
Corriente vitalista
Corriente alquimista
Química General
Química Orgánica
Química Inorgánica
Bioquímica
 Es una rama de la Química que estudia los compuestos que contienen carbono:
 Descubrieron la estructura tridimensional del ADN:
 Uno de los siguientes elementos tiene mayor abundancia relativa en la corteza
terrestre:
 Uno de los siguientes elementos tiene menor abundancia relativa en la materia
viva:
 Son elementos indispensables para la síntesis de las moléculas que conforman
los seres vivos:
 Es una corriente del pensamiento que sostenía que los compuestos orgánicos
sólo podían existir y ser sintetizados por organismos vivos:
 Descubrió que a partir de un compuesto inorgánico (cianato de amonio) se
producía un compuesto orgánico: la urea.
57
6
3 Responde las siguientes preguntas:
 ¿Por qué está determinada la fortaleza de un enlace?
 ¿Qué es la longitud de enlace?
 ¿Qué es la geometría de enlace?
2 Determina cuáles de las siguientes expresiones son verdaderas V y cuáles son falsas F:
Ficha 2: Enlaces e hibridación del átomo de carbono
El carbono tiene un número atómico igual a 6.
El átomo de carbono se une a otros átomos de carbono me-
diante enlaces covalentes simples, dobles o triples.
En el enlace simple, dos átomos de carbono comparten dos pa-
res de electrones.
En el enlace doble, los átomos de carbono comparten dos pares
de electrones.
La hibridación es un fenómeno por el cual se produce un reor-
denamiento de electrones cuando un átomo de carbono se une
a otros átomos, sean de carbono o de cualquier otro elemento.
Si la hibridación ocurre entre un orbital “s” y un orbital “p”, se
originan tres orbitales sp2
.
La fortaleza del enlace está determinada por la cantidad de
energía que se precisa suministrar para poder romperlo.
La longitud es la distancia que separa los centros de los átomos
que forman el enlace.
Cuando los átomos de carbono comparten un par de electro-
nes, forman un enlace doble.
La geometría es la orientación en el espacio de los átomos que
forman el enlace.
58
QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
5 En cada una de las siguientes cadenas carbonadas, señala cuántos carbonos primarios,
secundarios, terciarios y cuaternarios hay.
4 Escribe en el recuadro de cada expresión el número del concepto que le corresponda:
1 Cadena carbonada
2 Cadenas saturadas
3 Cadenas no saturadas
4 Carbono secundario
5 Carbono primario
6 Fórmula desarrollada
7 Fórmula global
8 Grupo funcional
9 Función orgánica
10 Isomería
Ficha 3: Estructura de los compuestos orgánicos
Indica el número total de átomos de cada
elemento que constituyen la molécula de
un compuesto.
El átomo de carbono está unido a otro áto-
mo de carbono mediante un par de electro-
nes y tiene tres electrones para compartir.
Es la sucesión de átomos de carbono enla-
zados entre sí.
Son las moléculas orgánicas que tienen idén-
ticas fórmulas moleculares, pero poseen di-
ferentes propiedades físicas y químicas.
Es un tipo de fórmula que grafica el esque-
leto de la molécula.
Son cadenas carbonadas que contienen en-
laces simples.
Es un conjunto de compuestos de compor-
tamiento químico semejante.
El átomo de carbono está unido a dos áto-
mos de carbono mediante dos pares de
electrones y tiene dos electrones para
compartir.
Es el átomo o grupo de átomos con una dis-
posición característica, que permite un de-
terminado comportamiento químico.
Son cadenas que contienen enlaces dobles
o triples.
CH3
– CH2
– C – CH2
– CH – CH3
CH3
CH3
CH3
 Nº de carbonos primarios
 Nº de carbonos secundarios
 Nº de carbonos terciarios
 Nº de carbonos cuaternarios
A
CH2
– CH – CH2
– CH = CH – CH2
CH3
CH3
CH3
CH3
 Nº de carbonos primarios
 Nº de carbonos secundarios
 Nº de carbonos terciarios
 Nº de carbonos cuaternarios
B
59
6
11 Formula y nombra:
9 Formula el ácido propanoico y el 2-metilbutanal. Encuentra un isómero de función
para cada uno de ellos, escribiendo su fórmula y su nombre.
10 Entre los siguientes compuestos hay dos isómeros de función: etil metil éter, ácido pro-
panoico, propan-2-ol y propanal. ¿Cuáles son? Escribe sus fórmulas semidesarrolladas.
6 Escribe, la fórmula y el nombre de un hidrocarburo alifático saturado que presente
isomería de cadena.
 Fórmula:
 Nombre:
8 Escribe la fórmula y el nombre de un isómero de posición del 2-cloropropano,
CH3
–CHCl–CH3
.
 Fórmula:
 Nombre:
7 Escribe la fórmula y el nombre de un alcohol que presente isomería de posición.
 Fórmula:
 Nombre:
 Dos isómeros de función, ambos con la fórmula C4
H8
O.
 Tres aminas con la fórmula C3
H9
N.
Ficha 4: Isomería
60
QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
12 Escribe verdadero, V, o falso, F:
13 Completa:
14 Marca la alternativa correcta.
 CH2
= CH2
+ H2
 CH3
– CH3
+ Cl2
 CH = CH + 2.5O2
 CH = CH + H2
Ficha 5: Tipos de reacciones orgánicas
Los hidrocarburos saturados presentan enlaces sim-
ples, dobles o triples en sus moléculas.
Los alquenos por hidrogenación forman alcanos.
La cadena principal de una molécula orgánica siempre
se enumera de izquierda a derecha.
En las moléculas orgánicas, cada átomo de carbono
siempre está unido a otros cuatro átomos.
Los isómeros son compuestos diferentes que tienen la
misma fórmula global.
 ¿Qué propiedad no corresponde al átomo de carbono?
 ¿Qué propiedades explican el variado y complejo número de sustancias orgánicas?
La capacidad de formar cuatro enlaces o uniones químicas.
La posibilidad de unirse con otros.
La igualdad en sus cuatro valencias.
El formar enlaces iónicos por pérdida de sus electrones de valencia.
El alto valor de electronegatividad que caracteriza al átomo de carbono.
El gran poder calorífico de los hidrocarburos.
La tetravalencia y la autosaturación del átomo de carbono.
La capacidad del carbono para formar compuestos iónicos.
61
6
16 Completa las siguientes reacciones:
15 Subraya la respuesta correcta.
Ficha 6: Hidrocarburos saturados
 Los hidrocarburos acíclicos, alifáticos o de cadena abierta se dividen en:
Nafténicos y aromáticos.
Aromáticos y bencénicos.
Saturados e insaturados.
Alcoholes y éteres.
 Los hidrocarburos insaturados tienen:
Solo enlaces simples.
Aromas agradables.
Enlaces dobles y triples.
Cadenas cerradas.
 Los alcanos poseen:
Hibridación sp3
.
Hibridación trigonal.
Hibridación sp2
.
Hibridación sp.
 Los carbonos que no forman parte de la cadena principal pertenecen a:
Otra cadena principal.
Los radicales o ramificaciones.
La cadena principal.
Una cadena cíclica.
 Los alcanos son poco reactivos; por ello, se los denomina “parafinas”, que significa:
Facilidad para reaccionar.
Con mucha afinidad.
Con poca afinidad.
Facilidad de romper el enlace.
 Se usa el prefijo iso– cuando hay:
Un grupo –CH3
en el primer carbono de
la ramificación.
Un grupo –CH3
en el segundo carbono
de la ramificación.
Dos grupos –CH3
en el segundo carbono
de la ramificación.
Un grupo –C2
H5
en el segundo carbono
de la ramificación.
 C3
H8
+ C + 4 H2
O +
 C3
H8
+ 7
2
3 + 4 H2
O +
 C3
H8
+ 3 CO2
+ + Energía
62
QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
CH3
CH2
– CH2
– CH2
CH3
– CH2
CH3
17 Escribe las estructuras semidesarrolladas de los siguientes hidrocarburos:
18 Nombra los siguientes alcanos:
 3,6-dietil-2,4,5,6-tetrametiloctano.
 CH3
– (CH2
)9
– CH3
 CH2
– CH2
– CH – CH2
– CH2
– CH3
 CH3
– CH – CH – CH2
– CH2
– CH3
 2,8-dimetil-7-(1,2-dimetil-butil) tridecano.
Ficha 7: Nomenclatura de los alcanos
CH3
CH3
 CH3
– C – CH – CH2
– CH2
– CH2
– CH2
– CH3
Br Br
Cl
Br Br
Cl
 Br – C – C – C – Br
CH3
CH3
CH3
63
6
19 Determina cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, y cuáles son falsas, F.
20 Escribe las estructuras de los siguientes hidrocarburos:
 6,6-dimetil-3vinil-1,4-heptadieno.
 4-yodo -5metil-6-etil-1,4,6-octatrieno.
 5,6-dimetil-2-hepteno.
Ficha 8: Hidrocarburos insaturados: alquenos
Los alquenos también son llamados
olefinas.
Los alquinos también son llamados
acetilenos.
Los alquenos presentan hibridación sp2
.
Los alquinos tienen hibridación sp.
Los alquenos presentan enlace triple en
su estructura.
64
QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
21 Determina cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, y cuáles son falsas, F.
22 Escribe las estructuras de los siguientes hidrocarburos:
Ficha 9: Hidrocarburos insaturados: alquinos
Los alquinos presentan enlace triple en su estructura.
Con el eteno se fabrican bolsas de plástico y el PVC o cloruro de polivinilo.
El acetileno es un gas altamente inflamable, incoloro, un poco más ligero
que el aire y se utiliza principalmente en el soplete oxiacetilénico.
Los hidrocarburos alquinos son más densos que el agua.
La polimerización consiste en la unión de cientos de moléculas de un mismo
alqueno para dar compuestos de cadenas más largas y de elevada masa
molecular, llamados polímeros.
 1,4,7-nonatriino.
 1-hexen-4-ino.
 3-(2,2-dimetilbutil)-4-metil-4-(1-etilpentil)-1,5-heptadiino.
65
6
23 Escribe las estructuras de los siguientes hidrocarburos cíclicos:
24 Nombra los siguientes compuestos cíclicos:
Ficha 10: Hidrocarburos cíclicos
 Ciclopropano
 1,1,2,3-tetrametilciclohexano
 2-metilciclopenteno
A CH3 C
CH = CH2
B CH3
CH3
66
QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
25 Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, y cuáles falsas, F.
26 Escribe las fórmulas de los siguientes hidrocarburos aromáticos:
Ficha 11: Hidrocarburos aromáticos
Se llaman halogenuros de alquilo cuan-
do los hidrógenos de un alcano se reem-
plazan por un halógeno.
Se llaman halogenuros de arilo cuando
la halogenación sucede en un hidrocar-
buro aromático.
El nombre químico del cloroformo es tri-
yodo metano.
Los freones son compuestos utilizados
ampliamente en los sistemas de aire
acondicionado y en la fabricación de
aerosoles.
Los hidrocarburos aromáticos son com-
puestos que poseen, por lo menos, un
anillo bencénico.
Los hidrocarburos aromáticos que tie-
nen más de un anillo bencénico se lla-
man polinucleares.
La fórmula estructural del benceno, que
actualmente es aceptada, es la ideada
por August Kekulé.
Los hidrocarburos aromáticos experi-
mentan principalmente reacciones de
sustitución.
El tolueno y los xilenos se emplean en la
producción de gasolina de alto octanaje.
Los vapores del benceno son tóxicos y
su inhalación prolongada disminuye la
producción de glóbulos rojos y blancos
de la sangre.
 1,4-diclorobenceno
 o-dimetilbenceno
 p-nitrofenol
 m-etilmetilbenceno
67
6
27 Al quemar 7,63 g de un hidrocarburo gaseoso con un exceso de oxígeno
se obtienen 9,80 g de agua. Su densidad en condiciones estándar es 1,85
g/L. Determina la fórmula del compuesto.
29 Escribe la fórmula molecular del metano, etano, butano y pentano. Obsérvalas y
escribe la fórmula molecular general para un hidrocarburo lineal de n átomos de
carbono: Cn
Hm
.
28 Se ha aislado un compuesto orgánico formado por C, H y O. Se ha introducido
una muestra de 4.6 g del compuesto en el analizador y, tras su combustión,
se han obtenido 6.6 g de CO2
y 3.6 g de H2
O. Para obtener su masa molar
se disolvieron 90 g del compuesto en un cuarto de litro de agua y la mezcla
hirvió a 102 °C. Determina su fórmula empírica y su fórmula molecular.
Ficha 12: Actividades de refuerzo y ampliación
Dato: Kebulloscópica del agua
= 0,51 °C ? kg/mol.
68
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
MATERIALES
 Pinzas de madera
 Cuba hidroneumática
 Vela
 Pedazo de tela
 Agua destilada
 Tubo en litros conectado por un extremo
con una manguera de látex
 Cuatro tubos de ensayo
 Tapón monohoradado
 Fenolftaleína
 10 g de carburo de calcio
 Fósforos
OBJETIVOS
 Obtener acetileno y reconocer sus propiedades.
 Verificar la presencia de acetileno en un recipiente.
 Comprobar el triple enlace, mediante reacciones químicas sencillas.
Obteniendo acetileno
Los alquinos responden a la fórmula general
Cn
H2n–2
. El primer representante de la serie ho-
móloga es el acetileno o etino.
En la industria el acetileno se obtiene a partir de
la reacción del coice con óxido de calcio (cal vi-
va). En el laboratorio se obtiene por la reacción
del carburo de calcio con el agua. Es una reac-
ción exotérmica y muy violenta, por lo que se de-
ben tomar en cuenta las normas de seguridad.
69
Química de los compuestos del carbono 6
PROCEDIMIENTO
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Arma el dispositivo que se muestra en la ilustración. Llena con
agua la cuba hidroneumática. Sumerge en ella un tubo de en-
sayo, procurando que se llene totalmente con agua. Mantén la
boca del tubo dentro del agua y colócalo en posición vertical.
Destapa el tubo, introduce el carburo de calcio y agrega cinco
gotas de agua. Tapa inmediatamente el tubo. Deja escapar las
primeras porciones de gas y, luego, recoge el acetileno en el
tubo.
Observa las propiedades organolépticas del acetileno y reco-
noce las propiedades que permiten su recolección. Agrega dos
gotas de fenolftaleína al tubo. Observa lo que sucede.
Arma el dispositivo según la ilustración. Obtén acetileno y deja
escapar el gas por unos minutos.Acerca a la boca del tubo que
desprende el gas la llama del mechero. Observa lo que ocurre.
Toca la parte inferior del tubo de desprendimiento. Anota.
Arma nuevamente el dispositivo. Esta vez, coloca en él dos
tubos de ensayo: uno lleno de agua y otro que tenga agua
hasta 1/3 de su capacidad. Recoge acetileno en los tubos. Cuan-
do el agua de los tubos se haya desplazado totalmente, tápalos
y retíralos de la cuba, manteniéndolos invertidos.
Destapa los tubos y, con una pinza de madera, acerca la boca
del tubo a la llama del mechero como lo muestra la ilustración.
Observa.
1
2
3
4
5
6
7
 ¿Qué datos obtenidos son cualitativos? ¿Cómo
podrías haber obtenido datos cuantitativos?
 ¿Cómo se comprueba la formación de hidróxido
de calcio en la reacción producida?
 ¿Por qué se afirma que la reacción es exotérmica?
 Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las
observaciones realizadas y, luego, redacta tus
conclusiones.
70
 CH2
OH – CH3
 CH3
– CH2
– O – CH2
– CH3
 CH3
– CH2
– CH2
– CH2
– COOH
4 Identifica los compuestos orgánicos e infiere sus propiedades.
 1,3,4-pentanotriol
 3-metil-1,2-hexanodiol
1 Deduce la fórmula desarrollada de lo siguiente:
7 Compuestos orgánicos
oxigenados y nitrogenados
Ficha 1: Alcoholes
2 Nombra los siguientes compuestos:
 CH2
–CH2
–CH–CH3
OH OH
 CH3
–CH2
–CH–CH2
–CH2
OH
CH2
–CH3
3 Indica qué ocurre cuando se tiene 0.05 % de etanol en la sangre.
71
7
6 Investiga qué usos se da al metanol y a la glicerina.
5 Explica, mediante la ecuación de la reacción, cómo se realiza la combustión del metanol.
 Se deshidrata.
 Entra en combustión.
 Se oxida siendo primario.
 Se oxida siendo secundario.
 Reacciona con un ácido carboxílico.
7 Explica qué ocurre cuando el alcohol:
Ficha 2: Propiedades y aplicaciones de los alcoholes
72
COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS Y NITROGENADOS
10 Relaciona los puntos de ebullición de los alcanos, los aldehídos y los alcoholes con
su masa molar.
9 Identifica cuál es el punto de ebullición de un alcohol, un alcano y un aldehído
con una masa molar de 120 uma.
 2-cloropropanal
 Butenodial
 Propanodial
 4-cloro-3-metilhexanal
 3-metil-2-butenodial
 3-hidroxibutanal
8 Identifica los siguientes aldehídos y escribe su fórmula.
Ficha 3: Fenoles y aldehídos
73
7
11 Analiza la fórmula de las siguientes cetonas y nómbralas.
12 Escribe la fórmula semidesarrollada y la fórmula molecular de:
 CH3
–CO–CO–CH2
–CO–CH3
 CH3
–CO–CH(Cl)–CH(CH3
)–CH3
–CH3
 CH2
OH–CO–CH2
–CH(CH3
)–CH3
 Pentan-2-ona
 3-metilbutanona
 Butanona
 Propanona
 5-metilhexano-2,4diona
 Ciclohexanona
Ficha 4: Cetonas
74
COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS Y NITROGENADOS
15 Investiga qué otras cetonas son de importancia para los seres vivos.
14 Menciona las principales propiedades químicas de las cetonas.
 La reducción de una butanona.
 La oxidación de una propanona.
13 Escribe la ecuación e indica qué compuestos orgánicos se producen mediante:
Ficha 5: Propiedades y aplicaciones de las cetonas
75
7
16 Argumenta de qué depende la solubilidad de los ácidos carboxílicos.
19 Subraya la respuesta correcta.
17 Ordena de mayor a menor solubilidad en agua los ácidos butanoico, acético,
heptanoico y propanoico.
18 Investiga por qué el ácido benzoico se utiliza como antiséptico y conservador
de alimentos. ¿A qué se deben estas propiedades?
Ficha 6: Ácidos carboxílicos
 Según el número de grupos carboxilo, si el ácido tiene dos grupos funcionales, es:
 El ácido metanoico también se llama ácido:
 El ácido acético al 5 % de concentración recibe el nombre de:
 Los ácidos carboxílicos son compuestos orgánicos en cuyas moléculas se encuentra
el grupo funcional:
Carbonilo Carboxilo Hidroxilo Amino
Monocarboxílico Tricarboxílico Dicarboxílico Tetracarboxílico
Acético Propiónico Oxálico Fórmico
Vinagre Vino Ácido palmítico Ácido cáprico
76
COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS Y NITROGENADOS
 NH2
–CH2
–CH2
–CH3
 CH3
–CH2
–CO–NH2
21 Nombra las siguientes estructuras:
 Metilamina
 Etilmetilpropilamina
 Ciclobutiletilamina
20 Escribe las siguientes fórmulas:
Ficha 7: Aminas y amidas
 CH3
–CO
CH3
–CO–N
HCO
 CH3
–CH2
–CH2
–CO
O
CH3
–CO
 NH2  CONH2
77
7
 CH3
–CHOH–CH2
–CH2
–COO • CH2
–CH2
–CH3
 Etanoato de etilo
 Propanoato de etilo
 Acetato de metilo
 Pentanoato de etilo
 Formiato de isopropilo
 Metanoato platínico
23 Nombra las siguientes estructuras:
 CH3
–COO • CH2
–CH3
 HCOO • CH3
 HCOO • C3
H7
22 Escribe las siguientes fórmulas:
Ficha 8: Éteres y ésteres
 COO • CH2
–CH3

O
78
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
La cafeína es un compuesto que forma parte de
manera natural del café, el té, el chocolate, y se
añade a muchas bebidas refrescantes. La canti-
dad de cafeína varía entre los 80 y 150 mg. En
dosis pequeñas, es posible estimular el sistema
nervioso y el sistema respiratorio.
MATERIALES
 Hojas de té.
 Solución de acetato de plomo Pb(CH3
COO)2
al 10% m/v.
 Dos vasos de precipitados pírex de 200 mL y
400 mL.
 Rejilla con cerámica.
 Trípode.
 Aro para embudo.
 Papel filtro.
 Gotero.
 Probeta.
 Pinza de madera.
 Balanza.
 Cloroformo CHCl3
.
 Agua destilada.
 Mechero.
 Hielo.
 Soporte universal.
 Embudo.
 Gasa.
 Bagueta.
 Luna de reloj.
 Pera de decantación.
OBJETIVOS
 Extraer cafeína de las hojas del té.
 Utilizar métodos de separación de mezclas.
 Aplicar las reacciones químicas al sintetizar compuestos.
Extrayendo la cafeína del té
79
Compuestos orgánicos oxigenados y nitrogenados 7
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 ¿Qué ocurre al agregar el acetato de plomo en el
líquido filtrado?
 ¿Qué características presenta el líquido filtrado
concentrado?
 ¿Por qué se observa la formación de dos fases
en la pera de decantación?
 ¿Por qué se extrae la cafeína de la fase clorofór-
mica y no de la acuosa?
PROCEDIMIENTO
Hierve en el vaso pírex de 400 mL una mezcla de 10 g de hojas
de té y 250 mL de agua destilada durante 15 minutos.
Arma el equipo de filtración colocando una gasa en el embudo
y filtra la mezcla caliente con mucho cuidado.
Vierte en el filtrado caliente 50 mL de la solución de acetato de
plomo y mezcla con una varilla agitando permanentemente
hasta que se enfríe.
Filtra nuevamente (con papel filtro).
Calienta el filtrado en baño María, de modo que el agua se
evapore hasta obtener unos 50 mL de concentrado.
Transfiere el concentrado enfriado a la pera de decantación y
agrega 30 mL de cloroformo. Cierra la llave y agita con energía
tres veces.
Agita la mezcla en forma continua durante unos minutos, te-
niendo la misma precaución que en el paso anterior.
Deja reposar la mezcla hasta que se observen dos fases: la fase
clorofórmica (fase orgánica) que queda en la parte inferior, y la
fase acuosa, en la parte superior.
Abre la llave de paso de la pera de decantación y deja correr la
fase clorofórmica inferior hacia un vaso de precipitados de 100
mL. Luego, cierra la llave para retener la fase acuosa.
Evapora todo el cloroformo a baño María. Mientras calienta en
baño María, coge el vaso con una pinza y muévelo con lentitud
dentro del baño.
Una vez que quede poco cloroformo, coloca una luna de reloj
con hielo sobre el vaso y continúa el calentamiento a baño
María hasta que la cafeína sublime. Observa los cristales de
cafeína obtenidos en la luna.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
80
 Polímero
 Biomolécula
 Monómero
 Polimerización
2 Define.
 Observa la composición química de un animal y la de una planta. ¿Qué tienen
en común? ¿En qué se diferencian?
 El ser humano tiene 10 % de lípidos, 18 % de proteínas, 5 % de carbohidratos,
65 % de agua y 2 % de otros compuestos. Compara su composición química con
la de la planta y el animal.
1 Analiza y compara los gráficos.
Biomoléculas y Bioquímica
8
Ficha 1: Las macromoléculas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
60 %
3.4 %
74 %
3 %
16 %
3.2 %
19 %
0.6 %
0.8 %
20 %
Agua Carbohidratos Proteínas
Sales minerales Lípidos
81
8
3 Explica las diferencias entre la maltosa, la sacarosa y la lactosa.
4 Nombra las siguientes estructuras:
5 Completa el siguiente esquema de la clasificación de los monosacáridos.
Ficha 2: Los monosacáridos
A CHO
H–C–OH
H–C–OH
H–C–OH
CH2
OH
HO–C–H
B CHO
H–C–OH
HO–C–H
H–C–OH
CH2
OH
HO–C–H
C
CHO
H–C–OH
H–C–OH
H–C–OH
CH2
OH
Monosacáridos
grupo funcional número de átomos
se clasifican según
82
BIOMOLÉCULAS Y BIOQUÍMICA
6 Contesta. ¿En qué se diferencia un enlace monocarbonílico de uno dicarbonílico?
7 Explica las diferencias entre la maltosa, la sacarosa y la lactosa.
9 Identifica qué moléculas se forman al hidrolizar una molécula de almidón.
10 Elabora un listado de los polisacáridos naturales y señala dónde se les encuentra.
11 Argumenta por qué no todos los carbohidratos son dulces.
Ficha 3: Disacáridos y polisacáridos
8 Identifica ocho alimentos con carbohidratos.
83
8
12 Averigua y dibuja las estructuras de los siguientes aminoácidos:
13 Explica
14 Realiza una clasificación de las proteínas atendiendo a su función.
A Glicina B Alanina
Ficha 4: Las proteínas
 ¿Cómo se produce el enlace peptídico?
 ¿Qué es un aminoácido?
 ¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína?
 ¿De qué dependen las estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias
de las proteínas?
84
BIOMOLÉCULAS Y BIOQUÍMICA
15 Coloca la letra de cada enunciado en el recuadro del término que le corresponde.
16 Averigua y dibuja la estructura primaria de una proteína:
Ficha 5: Estructura y propiedades de las proteínas
A Además de aminoácidos producen, por
hidrólisis, otros compuestos de diferen-
te naturaleza.
B Es la primera estructura espacial que
adopta el polipéptido, la cual puede ser
alfa-hélice, o disposición beta, también
llamada “hoja plegada”.
C Se forman a partir del omega 6 presente
en los frutos secos, semillas de girasol y
vegetales de hojas verdes.
D Se encuentran en las plantas y se obtie-
nen como aceites y resinas. Están cons-
tituidos por más de dos unidades de
isopreno.
E Es la proteína encargada del transporte
de oxígeno por el torrente sanguíneo.
F Es una proteína que posee estructura
terciaria filamentosa y que no tiene
plegaduras.
G Es una alteración de la estructura de la
proteína cuando es sometida a cambios
de pH o de temperatura.
H En la mucina de la saliva, el grupo protei-
co es un...
I La ovoalbúmina de la clara del huevo, la
globulina de la yema del huevo, la quera-
tina del cabello y el colágeno de la piel
son...
J Es una proteína abundante en las plu-
mas de las aves.
K Se encargan de la catálisis de las reac-
ciones implicadas en el metabolismo.
L Es la proteína que se encarga de alma-
cenar el oxígeno necesario para la activi-
dad muscular.
Estructura secundaria de las proteínas.
Prostaglandinas.
Terpenos.
Proteínas conjugadas.
Proteínas simples.
Carbohidrato.
Hemoglobina.
Queratina.
Colágeno.
Desnaturalización.
Mioglobina.
Enzimas.
85
8
17 Indica cuál de las dos enzimas reacciona primero al elevar la temperatura desde 0 ºC.
18 Infiere cuál de las dos enzimas logra tener la mayor velocidad de reacción.
20 Analiza qué sucede con la enzima A cuando alcanza temperaturas mayores a 50 ºC.
21 Argumenta sobre cuál de las dos enzimas sería mejor emplear en un proceso
industrial a altas temperaturas.
Ficha 6: Aplicación de las proteínas
19 Deduce cuál es la temperatura óptima aproximada para cada enzima.
 Enzima A  Enzima B
86
BIOMOLÉCULAS Y BIOQUÍMICA
22 Compara.
23 Explica.
24 Investiga cuáles son las funciones de las hormonas sexuales y de la cortisona.
 ¿Cuáles son las semejanzas y diferencias entre los lípidos con ácidos grasos
y sin ácidos grasos?
 ¿En qué se basa la diferencia entre ácidos grasos saturados y no saturados?
 ¿Cómo se forman los triglicéridos?
 ¿En qué procesos intervienen los lípidos simples? ¿Y los terpenos? ¿Y los esteroides?
 ¿En qué consisten las prostaglandinas? ¿En qué productos se encuentran?
 ¿Por qué es importante controlar la cantidad de grasas saturadas que comemos?
Ficha 7: Los lípidos
87
8
 ¿Cuál es el nombre que recibe la relación entre ADN y ARN?
 ¿Cuántos tipos de ARN hay y cuáles son sus funciones?
28 Investiga.
25 Compara en una tabla el ADN y el ARN.
26 Explica cuál es la importancia de los ácidos nucleicos.
27 ¿Tendrá el ARN las mismas propiedades que el ADN? Analiza.
29 Justifica cuál de los dos dímeros es más difícil de romper.
Ficha 8: Ácidos nucleicos
La queratina, que conforma la es-
tructura del pelo, es una proteína
fibrosa unida por enlaces disulfuro
(provenientes del aminoácido cis-
teína) y puentes de hidrógeno. Su
contenido de histidina, metionina
y triptófano es bajo.
88
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
OBJETIVOS
MATERIALES
 Comprobar las insaturaciones (enlaces dobles o triples) de los aceites
y las grasas.
 Explicar las reacciones metabólicas implicadas en la síntesis y degra-
dadas de los triglicéridos.
 Tintura de yodo.
 Gotero.
 Matraces.
 Aceite de oliva.
 Margarina.
 Aceite de girasol.
 Mechero.
 Soporte.
 Rejilla.
Los triglicéridos son el resultado de la unión de
una molécula de glicerina y tres de ácidos gra-
sos. Provienen de la dieta o son sintetizados en
el hígado. Son transportados por el plasma san-
guíneo y son empleados en el tejido adiposo
muscular y otros. La función principal de estos
compuestos es suministrar energía al cuerpo.
Midiendo triglicéridos
89
Biomoléculas y Bioquímica 8
PROCEDIMIENTO
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Coloca en un matraz aceite de oliva y en otro la misma cantidad
de aceite de girasol.
Añade unas gotas de tintura de yodo en los dos matraces (la
misma cantidad en ambos). Observa lo que ocurre y anota los
resultados.
Calienta un poco de margarina hasta fundirla y repite el proce-
so. Observa lo que ocurre y anota los resultados.
Puedes traer aceite “usado” de casa y repetir la experiencia,
comparando con el correspondiente aceite sin usar.
1
2
3
4
 Grafica los resultados obtenidos cuando se aña-
de tintura de yodo a los matraces que contienen
aceite de oliva y aceite girasol, así como a la mar-
garina fundida.
Yodo + aceite
de oliva
Yodo + aceite
de girasol
Yodo + margarina
fundida
 Cuantas más insaturaciones presenten las molé-
culas, más rápidamente reaccionarán con el yodo,
haciendo que desaparezca antes el color rojizo
de este. De acuerdo a esta información, ¿qué
aceite tiene más insaturaciones, el de oliva o el
de girasol? Justifica la respuesta.
 ¿En qué caso hay más insaturaciones, en la mar-
garina o en los aceites? Justifica la respuesta.
 ¿Qué triglicéridos son más sanos, los de origen
vegetal o animal? ¿Por qué?
 ¿Qué alimentos son más saludables, los aceites
o las grasas de origen animal? ¿Por qué?
 Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las
observaciones realizadas y, luego, redacta tus
conclusiones.
90
 ¿Cuáles son los componentes de una galaxia?
 ¿Cómo se agrupan? Pon ejemplos.
 ¿Cómo se originó el universo?
 ¿Qué son las constelaciones?
 ¿Qué significado le daban a las constelaciones algunas culturas de la antigüedad?
 ¿Por qué crees que hoy día no se considera científica esa interpretación de las
constelaciones?
 ¿Cuál es el origen del universo y cuándo se calcula que ocurrió? ¿Cuál es el
origen de la luz y el calor que emiten estos astros?
 ¿Cómo se formó el Sistema Solar?
1 Contesta.
Geoquímica y Astroquímica
9
Ficha 1: El universo
91
9
2 Identifica los astros que aparecen en el siguiente esquema, elige el planeta que está
entre Saturno y Marte y menciona sus características más destacadas.
3 ¿Por qué crees que los antiguos griegos llegaron a la conclusión de que la Tierra era el
centro del universo? Explica la diferencia entre las teorías heliocéntrica y geocéntrica
del universo.
4 Si tuvieras que representar el Sistema Solar en una maqueta, ¿qué tamaño tendría Marte
si la Tierra fuera una naranja de 5 cm de radio? Datos: radio de la Tierra, 6 370 km, y radio
de Marte, 3 397 km.
Ficha 2: El Sistema Solar
92
GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA
 Ordenación de mayor a menor masa:
 Ordenación de mayor a menor radio:
A Volumen de Mercurio.
B Volumen de Saturno.
5 Responde.
6 La densidad de un cuerpo se calcula dividiendo la masa por el volumen. A partir de
los siguientes datos, calcula (sin aplicar ninguna otra fórmula) los siguientes valores:
7 Ordena, a continuación, los ocho planetas en función de su masa y de su radio. Fíjate
que hemos considerado como unidad de masa y el radio de la Tierra. Por eso, si de-
cimos que Júpiter tiene una masa 11,21 queremos decir que su masa es 11,21 veces
la masa de la Tierra.
 Si Mercurio tuviera agua, ¿podría encontrarse en estado líquido o sólido? ¿Por qué?
Si en Plutón hay agua, ¿en qué estado se encontrará?
Ficha 3: La composición química de los planetas
Planeta Densidad Masa
Mercurio 5,42 g/cm3
3.30 • 1023 kg
Saturno 0,69 g/cm3
5.68 • 1023 kg
93
9
9 Identifica las distintas capas internas de la Tierra en el siguiente esquema. Explica
qué capas se distinguen en la corteza terrestre y cuáles son sus características.
8 Completa el siguiente cuadro sobre la Tierra:
 ¿Qué es la biosfera?
 ¿Cuál es la influencia de la biosfera sobre la atmósfera?
10 Responde.
Ficha 4: La composición de la Tierra
Características de la Tierra
Composición de la atmósfera
Temperatura media
Presencia de agua
Protección de radiaciones
Actividad geológica
Característica única en el Sistema Solar
94
GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA
11 ¿Por qué el agua no se pierde en el espacio? Explica la formación de la atmósfera y
de la hidrosfera hace 4 500 millones de años. ¿Por qué el planeta Mercurio no tiene
hidrosfera?
12 Explica los estados y en qué forma podemos encontrar el agua en la Tierra.
13 Responde. Si el volumen total de agua en la Tierra es de 1 360 000 000 km3
,
¿cuál es el volumen de agua salada?
14 ¿Qué es un río? ¿Cuál es la principal característica que diferencia el agua de un río del
agua de los océanos? Menciona algunos ríos de la región donde vives.
15 Explica cómo interviene el agua en algunos procesos de los seres vivos gracias a sus
propiedades de adherencia y de ser un buen disolvente.
Ficha 5: la hidrosfera
95
9
17 Marca las frases correctas. Corrige las falsas y escríbelas a continuación.
16 Responde.
 ¿Qué es la atmósfera?
 ¿Qué es la hidrosfera?
18 Nombra la capa de la atmósfera en donde se filtran las radiaciones ultravioletas del Sol.
Explica cómo ocurre ese fenómeno y qué importancia tiene para la vida en la Tierra.
Ficha 6: La atmósfera
La atmósfera está formada fundamentalmente por materiales gaseosos.
El aire es un gas.
El aire es una mezcla de gases.
En el aire, el nitrógeno y el oxígeno se encuentran en proporciones aproximadamente
iguales.
La hidrosfera está formada por agua, fundamentalmente en estado líquido, aunque tam-
bién puede estar en estado sólido (hielo y nieve).
La litosfera está formada por rocas y minerales.
La arena y el barro son materiales que no están formados por rocas ni por minerales.
96
GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA
22 Investiguen en grupo.
 ¿Cuál es el significado de yacimiento, mina, cantera, metalurgia, amalgama, fundente
y lixiviación?
 ¿Qué organismos del Estado regulan la explotación de los minerales?
 ¿Qué es el canon minero?
19 ¿Qué es un mineral y qué es una roca? Explica algunas características de la
composición de los minerales.
20 Explica la diferencia entre un mineral amorfo y uno cristalizado.
21 Explica las tres características que definen a un mineral.
Ficha 7: Minerales y rocas
97
9
23 ¿El oro nativo es una roca o un mineral? Explica por qué.
24 Lee el siguiente texto y, luego, realiza lo que se te pide.
25 El carbón se origina a partir de la acumulación de grandes cantidades de materia vege-
tal en zonas continentales. Razona si la existencia de esta roca puede considerarse un
efecto geológico de la actividad biológica.
 Busca en el texto las propiedades de los mine-
rales que se mencionan e indica de qué tipo
son.
 Busca un mapa donde aparezcan las principa-
les minas de diamantes del mundo. ¿Qué paí-
ses son los mayores productores?
 Localiza la mina «Big Hole» y resume qué tiene
de destacable esa excavación.
 ¿Qué experimentos podrías hacer para com-
probar que un mineral es realmente un dia-
mante y no es una imitación, por ejemplo, de
vidrio?
Ficha 8: Elementos nativos
El diamante es el mineral más apreciado. Su brillo, color y belleza, y su exfoliación
perfecta, que facilita su tallado, le dan un gran valor en joyería.
Su dureza hace que sea imprescindible en muchos pro-
cesos industriales.
Su tenacidad y transparencia lo hacen muy útil en
diversas aplicaciones de la investigación científica,
como el yunque de diamante, un dispositivo que permite
reproducir las condiciones de presión y temperatura del
manto terrestre.
Es además insoluble e inalterable químicamente, lo que lo hace
muy estable y duradero.
Los diamantes
98
GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA
27 Completa la siguiente tabla.
26 Responde.
La presencia de pirita en sedimentos antiguos se considera un indicio claro de que esos se-
dimentos se formaron en un ambiente en el que no había oxígeno. ¿En qué se basa ese cri-
terio? ¿En qué se habría transformado la pirita si abundara el oxígeno en ese sedimento?
Ficha 9: Sulfuros
La galena es un mineral que, cuando se rompe, lo hace en forma de pequeños cubos.
 ¿Qué nombre recibe esa propiedad?
 ¿Qué tipo de propiedad es?
Mineral Composición Identificación Usos frecuentes
99
9
29 Responde.
 ¿La sal que hay en el interior de un salero, es un mineral o una roca?
¿Es cristalina o amorfa? ¿En qué tipo se clasifica? ¿Qué usos se da a esa sustancia?
 ¿Por qué no se consideran minerales el azúcar y el vidrio?
28 La halita tiene una dureza de 2,5. ¿Qué minerales podrían rayarla y a cuáles rayaría
en la escala de Mohs? Describe algunas propiedades físicas de este mineral.
30 Responde.
La fluorita es un mineral con una variedad que al ser iluminada mediante luz blanca es de
color azul oscuro, pero al ser iluminada con luz ultravioleta tiene color amarillo. ¿Cuál es el
color de este mineral? ¿Dónde se encuentran sus yacimientos? ¿En qué se emplea?
Ficha 10: Haluros
100
GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA
Supón que descubres dos minerales que tienen la misma composición química,
pero que cristalizan de forma diferente.
 ¿Cómo se denomina esa propiedad?
 ¿Podrían tener algunas propiedades físicas diferentes estos minerales,
a pesar de tener la misma composición química?
31 Responde.
32 Selecciona la respuesta correcta.
Ficha 11: Óxidos y carbonatos
¿A qué se deben las burbujas que salen de la caliza cuando le echamos vinagre?
El vinagre hierve al tocar la roca.
El ácido se evapora.
El dióxido de carbono (CO2
) que se produce es un gas.
El bicarbonato cálcico que se produce tiene burbujas.
Mi piso en la ciudad también está construido en parte con caliza aunque no pueda verse
esta roca a simple vista. ¿Cuál de estos materiales de construcción se fabrica utilizando
caliza como materia prima?
Ladrillo.
Acero.
Cemento.
Vidrio.
Cuando el carbonato cálcico se encuentra cristalizado ya no es una roca, es un mineral
que en su forma más frecuente llamamos calcita. La calcita casi siempre es blanca, a veces
incluso transparente, y a simple vista puede confundirse con el cuarzo. Pero Irene sabe un
truco sencillísimo que le permite diferenciar fácilmente ambos minerales: la calcita raya el
cuarzo, mientras que el cuarzo no raya a la calcita. ¿En qué propiedad de los minerales se
basa el truco de mi prima para diferenciar la calcita del cuarzo?
Raya.
Dureza.
Exfoliación.
Color.
101
9
34 Explica cómo se origina el yeso y describe características de este mineral,
como la dureza, el color, la utilidad.
35 Responde.
33 Responde. ¿Es correcto llamar cristal al vidrio de las ventanas? ¿Por qué?
Ficha 12: Sulfatos y silicatos
 El alabastro es una roca formada por yeso cristalino; es bonita y fácil de tallar y pulir, pero
no se utiliza para hacer lavabos ni bañeras. ¿Qué propiedades, físicas y químicas, del yeso
desaconsejan este tipo de usos?
 Cuando en un basalto se encuentran grandes masas de olivino cristalizado, se piensa que
son fragmentos de una roca del manto formada por olivino, que ha sido arrastrada junto con
el basalto fundido. ¿Por qué no pueden haberse formado esos cristales grandes dentro del
basalto?
102
PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS
MATERIALES
 Mortero y pilón
 1 probeta graduada
 1 vaso de precipitado
 1 colador cubierto con algodón
 1 recipiente de 2 L resistente al fuego
 1 agitador
 1 termómetro mayor a 120 ºC
 1 hornilla eléctrica y una lata que
sobresalga de su superficie
 1 L de aceite de frituras
 200 mL de metanol
 3.5 g de soda cáustica sólida
 1 botella de plástico de 3 L
OBJETIVOS
 Proyectar soluciones a problemas ambientales.
El biodiésel es un combustible de origen
vegetal, obtenido del aceite extraído de
semillas oleaginosas y también reciclan-
do aceites usados en fritura. El biodiésel
es 100 % biodegradable. En menos de 21
días, desaparece toda traza del mismo en
la tierra. Su toxicidad es casi nula.
Biodiésel, combustible
ecológico
103
PROCEDIMIENTO
Geoquímica y Astroquímica 9
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
 ¿Qué procesos físicos has empleado en el pro-
ceso? ¿y qué procesos químicos?
 Elabora un esquema del proceso de obtención
del biodiésel.
 ¿Por qué decimos que el biodiésel es un com-
bustible ecológico?
 Investiga. ¿Qué subproducto se obtiene del bio-
diésel? ¿Para qué se utiliza? ¿En qué consiste la
transesterificación de una grasa?
 Revisa la hipótesis planteada, contrástala con
las observaciones realizadas y, luego, redacta
tus conclusiones.
Limpiar el aceite. Filtra el aceite sucio con algodón para elimi-
nar las impurezas. Luego, caliéntalo a 110 °C para eliminar el
agua que pueda contener. El aceite tiene pH ácido. Neutralízalo
con soda cáustica (hidróxido de sodio).
Obtener el metóxido de sodio. Muele la soda cáustica agre-
gando 5 mL de metanol. Vierte todo el contenido en un vaso y
disuelve toda la soda con el resto de metanol. Tapa. Ten mucho
cuidado con el metanol porque es muy tóxico.
Preparar el biodiésel. En un recipiente de 2 L, vierte 1 L del
aceite filtrado y neutralizado. Calienta a 30 °C. Echa lentamente
el metóxido de sodio sobre la muestra agitando permanente-
mente. Coloca la lata sobre la cocina eléctrica y revuelve por 1
hora a 50 °C. Deja enfriar un día. Trasvasa para separar el bio-
diésel que está en la parte superior y la glicerina en la parte
inferior.
Purificar el biodiésel.Vierte el biodiésel en una botella de plás-
tico de 3 L. Agrega 1 L de agua. Tapa y agita. Deja en reposo 2
horas. Separa el agua lechosa por decantación. Repite si el agua
está muy turbia.Vierte nuevamente el biodiésel en un recipien-
te resistente al calor y calienta a 110 °C agitando para evaporar
los restos de agua. Envasa el producto y etiqueta.
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  • 2. El Cuaderno de actividades y experimentos Química 5, del Proyecto Saber Hacer, del Segundo Ciclo de la Educación Secundaria, es una obra colectiva creada, concebida y diseñada por el equipo de investigaciones pedagógicas de Editorial Santillana, S. A., en la República Dominicana, bajo la dirección editorial de CLAUDIA LLIBRE. Su creación y desarrollo ha estado a cargo del siguiente equipo: Texto: Eduver Polanco Cruz (dominicano) Ilus­ tra­ ción: Ruddy Núñez, Jo­ sé Ama­ do Po­ lan­ co, Tulio Matos y Guillermo Pérez Fotografía: www.istockphoto.com, www.gettyimages.com y Archivo Santillana Equipo técnico: • Corrección de estilo: Andrés Blanco Díaz • Diseño gráfico: Aniel Galván Matos • Separación de color: José Morales Peralta y César Matías Peguero Director de Arte y Producción: Moisés Kelly Santana Subdirectora de Arte: Lilian Salcedo Fernández Editora: Kennida Polanco Primera edición 2018 ©2018 by Santillana, S. A. Editado por Santillana, S. A. Calle Juan Sánchez Ramírez No. 9, Gascue. Apartado Postal: 11-253 • Santo Domingo, República Dominicana. Tels. (809) 682-1382 / 689-7749. Fax: (809) 689-1022 Web site: www.santillana.com.do Registro Industrial: 58-347 ISBN: ........ Impreso por .......... Impreso en República Dominicana Printed in Dominican Republic De­po­si­ta­do de con­for­mi­dad con la Ley. Queda rigurosamente prohibida, sin au­to­ri­za­ción es­cri­ta de los ti­tu­la­res del Copy­right, ba­ jo las san­ cio­ nes es­ ta­ ble­ ci­ das en las le­ yes, la re­ pro­ duc­ ción to­ tal o par­ cial de es­ ta obra por cual­quier me­dio o pro­ce­di­mien­to, comprendida la re­pro­gra­fía y el tra­ta­mien­to in­formá­ti­co, y la dis­tri­bu­ción en ejem­pla­res de ella me­dian­te al­qui­ler o prés­ta­mo pú­bli­cos. La presente edición se ha realizado de acuerdo con las últimas normas ortográficas aprobadas por la Real Academia Española (RAE).
  • 4. 2 ÍNDICE Estructura de la materia Pág. 6 Ficha 1: El átomo: de Demócrito a Dalton Ficha 2: Las partículas que forman el átomo Ficha 3: El modelo atómico de Böhr Ficha 4: El modelo actual del átomo Ficha 5: Números cuánticos Ficha 6: La configuración electrónica de los átomos Procedimiento científico: Evidencia el proceso de emisión en los elementos metálicos 1 Enlaces y estructuras químicas Pág. 28 Ficha 1: El enlace químico Ficha 2: Regla del octeto y dueto electrónico Ficha 3: El enlace iónico Ficha 4: El enlace covalente Ficha 5: Unión entre las moléculas Ficha 6: Estructuras resonantes Ficha 7: El enlace metálico Ficha 8: Actividades de refuerzo y ampliación Procedimiento científico: Propiedades de los compuestos iónicos y covalentes 3 Reacciones químicas Pág. 38 Ficha 1: Reacciones químicas Ficha 2: Otros tipos de reacciones químicas Ficha 3: Balanceo de las ecuaciones químicas Ficha 4: Balanceo de las ecuaciones químicas redox Ficha 5: Estequiometría de una reacción química Ficha 6: Reactivo limitante Procedimiento científico: Estudiando las leyes de las reacciones químicas 4 La tabla periódica Pág. 14 Ficha 1: Evolución de la tabla periódica Ficha 2: Clasificación de los elementos químicos Ficha 3: Sistema periódico actual Ficha 4: Apantallamiento y carga nuclear efectiva Ficha 5: Variación de propiedades periódicas I Ficha 6: Variación de propiedades periódicas II Ficha 7: Carácter metálico Ficha 8: Elementos del bloque S Ficha 9: Elementos del bloque P Ficha 10: Elementos del bloque D Ficha 11: El bloque F Ficha 12: Los gases nobles Procedimiento científico: Obtención de hidróge- no y oxígeno a partir del agua 2 Cinética y Termodinámica Pág. 46 Ficha 1: Velocidad de reacción Ficha 2: Reacciones químicas Ficha 3: Factores que afectan el equilibrio Ficha 4: Constante de equilibrio Ficha 5: Entalpía. Primer principio de la Termodinámica Ficha 6: Entropía. Segundo principio de la Termodinámica Ficha 7: El estado gaseoso Ficha 8: Ecuación de estado de gases ideales y reales Procedimiento científico: Comprobando la teoría de los gases 5
  • 5. 3 Pág. 56 Ficha 1: Química de los compuestos del carbono Ficha 2: Enlaces e hibridación del átomo de carbono Ficha 3: Estructura de los compuestos orgánicos Ficha 4: Isomería Ficha 5: Tipos de reacciones orgánicas Ficha 6: Hidrocarburos saturados Ficha 7: Nomenclatura de los alcanos Ficha 8: Hidrocarburos insaturados: alquenos Ficha 9: Hidrocarburos insaturados: alquinos Ficha 10: Hidrocarburos cíclicos Ficha 11: Hidrocarburos aromáticos Ficha 12: Actividades de refuerzo y ampliación Procedimiento científico: Obteniendo acetileno Química de los compuestos del carbono 6 Biomoléculas y Bioquímica Pág. 80 Ficha 1: Las macromoléculas Ficha 2: Los monosacáridos Ficha 3: Disacáridos y polisacáridos Ficha 4: Las proteínas Ficha 5: Estructura y propiedades de las proteínas Ficha 6: Aplicación de las proteínas Ficha 7: Los lípidos Ficha 8: Ácidos nucleicos Procedimiento científico: Midiendo triglicéridos 8 Compuestos orgánicos oxigenados y nitrogenados 7 Pág. 70 Ficha 1: Alcoholes Ficha 2: Propiedades y aplicaciones de los alcoholes Ficha 3: Fenoles y aldehídos Ficha 4: Cetonas Ficha 5: Propiedades y aplicaciones de las cetonas Ficha 6: Ácidos carboxílicos Ficha 7: Aminas y amidas Ficha 8: Éteres y ésteres Procedimiento científico: Extrayendo la cafeína del té Geoquímica y Astroquímica Pág. 90 Ficha 1: El universo Ficha 2: El Sistema Solar Ficha 3: La composición química de los planetas Ficha 4: La composición de la Tierra Ficha 5: La hidrosfera Ficha 6: La atmósfera Ficha 7: Minerales y rocas Ficha 8: Elementos nativos Ficha 9: Sulfuros Ficha 10: Haluros Ficha 11: Óxidos y carbonatos Ficha 12: Sulfatos y silicatos Procedimiento científico: Biodiésel, combustible ecológico 9
  • 6. 4 Introducción El Cuaderno de Actividades y Experimentos forma parte del conjunto pedagógico de Química de Quinto grado de la Secundaria del Proyecto Saber Hacer. Este cuenta con actividades teóricas y prácticas que permitirán a sus estudiantes desarrollar las competencias específicas del área de las Ciencias de la Naturaleza propuestas en el currículo dominicano. Consta de 9 unidades en correspondencia con el libro de texto. Cada ficha está vincu- lada con los temas y conceptos que se desarrollan en el libro del estudiante, por lo que es una herramienta útil para reforzar o ampliar dichos temas, así como para eva- luar la adquisición de las competencias propuestas. Al final de cada unidad se incluye un experimento o procedimiento de las ciencias que persigue demostrar una ley, observar una estructura o proceso químico. Los ex- perimentos y procedimientos han sido diseñados para que puedan ser realizados con el mínimo de equipamiento existente en el laboratorio de Ciencias Naturales del plantel educativo. Cada experimento cuenta con un marco conceptual, un procedimiento o protocolo y preguntas de análisis finales, que permitirán al estudiante reflexionar sobre las cau- sas, aplicaciones o relaciones del proceso estudiado.
  • 7. 5 Buenas prácticas en el laboratorio Al realizar experimentos debemos seguir algunas precauciones para evitar accidentes. Aquí te suministramos una lista de bue- nas prácticas al realizar los procedimientos propuestos en este manual. 1 Utiliza una bata de laboratorio. La bata te protegerá de si ocurre un derrame, evitando que tus ropas se empapen quí- micos que pueden ser irritantes o tóxicos. 2 Utiliza gafas de protección al realizar los experimentos; de esta forma protegerás tu vista ante ebulliciones violentas. 3 Al encender el mechero de Bunsen, asegúrate de abrir la to- bera, de forma tal, que penetre suficiente oxígeno, generan- do una combustión completa y evitando la formación de par- tículas y monóxido de carbono. Si lo has encendido correctamente, la llama será de color azul opaco y los obje- tos no se ensuciarán a su contacto. 4 Para calentar un líquido en un tubo de ensayo, sujeta el tubo ligeramente inclinado usando una pinza. Aplica la llama por debajo del nivel del líquido moviéndolo suavemente. 5 No debes calentar nunca el tubo por el fondo, pues la forma- ción de vapor puede causar que el líquido salga bruscamen- te al exterior alcanzando a quien se encuentre cerca. 6 Debes leer las etiquetas de los reactivos antes de usarlos. Evita dejar los frascos abiertos una vez usados. 7 Al hacer cualquier preparación, asegúrate de que tanto el re- cipiente a ser utilizado, como el gotero que emplees están limpios; si tienen residuos de otras sustancias, esto podría alterar los resultados. 8 No debes oler o probar ninguno de los reactivos. 9 Utiliza guantes de látex al hacer las preparaciones. 10 Al utilizar el multímetro para medir cantidades desconoci- das, utiliza siempre la escala mayor. De esta forma evitarás causar daños en el aparato. 11 Al realizar las prácticas de electricidad, asegúrate de utilizar calzado con suela de goma, ya que este material es aislante. 12 Todos los instrumentos (balanza, pH metro, dinamómetro, etc.) deben estar calibrados antes de iniciar.
  • 8. 6 Descubrimientos en el campo de la Física y la Química. Aportes a la humanidad. 3 En casa, con ayuda de un adulto, investiga acerca de la vida de John Dalton: Prepara un breve informe y exponlo en clase. ¿Cómo es el átomo según Dalton? ¿Cuáles eran los aciertos y errores de la teoría atómica de Dalton tenía? ¿Cuáles son los postulados de la teoría atómica de John Dalton? 2 Responde. 1 Explica con tus palabras el concepto de que la materia es discontinua. 1 Estructura de la materia Ficha 1: El átomo: de Demócrito a Dalton
  • 9. 7 1 5 Dibuja un modelo de átomo y señala el núcleo, los protones, los neutrones y los electrones. Especifica cuál investigador postuló este modelo. 6 Completa el siguiente cuadro sobre las partículas subatómicas. 4 Responde. ¿Cómo es la estructura del átomo según Thompson? ¿Por qué el modelo atómico de Rutherford se llama modelo planetario? ¿Por qué crees que hubo dudas en torno al modelo de Thomson? Ficha 2: Las partículas que forman el átomo Partícula subatómica Carga eléctrica Dónde se encuentra Científico que la descubrió
  • 10. 8 ESTRUCTURA DE LA MATERIA Aluminio Silicio Calcio 10 Responde: En el modelo atómico de Böhr en el átomo hay presente: Cuatro niveles de energía. Siete niveles de energía. Nueve niveles de energía. El átomo posee un núcleo que contiene: Protones y electrones. Neutrones y electrones. Protones y neutrones. El modelo de Böhr es conocido como: Modelo planetario. Modelo de capas. Modelo nube electrónica. El modelo de Sommferfeld representa: Órbitas circulares. Órbitas elípticas. No tiene en cuenta las órbitas. ¿En qué partículas se basó Böhr para elaborar su modelo del átomo? ¿Cómo se disponen las partículas del átomo en el modelo de Böhr? ¿Cómo los electrones pueden ganar o perder energía? 7 Selecciona la respuesta correcta en cada caso: 8 Representa los átomos de los siguientes elementos según el modelo de Böhr: 9 Escribe los postulados que sustentan el modelo atómico de Böhr. Ficha 3: El modelo atómico de Böhr
  • 11. 9 1 11 Escribe F, si la afirmación es falsa, o V, si es verdadera. 12 Marca con un ✔ las afirmaciones correctas. 13 Analiza el siguiente gráfico que muestra la energía en los distintos subniveles y responde las preguntas. Dos zonas: el núcleo y la nube electrónica. Que el núcleo concentra prácticamente toda la masa del átomo. Que el átomo es indivisible. Que la nube electrónica es el espacio donde se mueven los electrones. El científico Maxwell, en 1865, estableció que la luz era una onda electromagnética. Existen elementos químicos que presentan el mismo espectro electromagnético. Max Planck estableció que la energía se emite o se absorbe en cantidades discretas, a las que llamó cuantos. El número cuántico principal describe la forma de los orbitales. La zona donde hay mayor probabilidad de encontrar un electrón se denomina núcleo. Los fotones se refieren a la cantidad discreta y discontinua de energía que puede emi- tir o absorber un electrón. ¿Qué indica la flecha vertical? ¿Qué indica cada línea horizontal? ¿Cuántos niveles de energía se representan? ¿Cuántos subniveles de energía hay en el nivel 3? ¿Qué subnivel de energía está más cerca al núcleo? ¿Cuántos electrones acepta como máximo el nivel 2? El modelo atómico actual considera: Ficha 4: El modelo actual del átomo Nivel principal de energía Subnivel 4d 5s 4p 3d 4s 3p 3s 2p 2s n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 Incremento de energía 1s
  • 12. 10 ESTRUCTURA DE LA MATERIA ¿Qué diferencias existen entre las regiones px, py y pz? ¿Por qué es importante conocer la forma de los orbitales? 15 Explica cuál ha sido el aporte de la espectroscopia en la construcción de los modelos atómicos. 16 Observa la imagen y responde las preguntas: Número cuántico Símbolo Información que suministra Principal Secundario Magnético Espín 14 Completa la siguiente tabla. Ficha 5: Números cuánticos Z X X Y Y Y X Z Z
  • 13. 11 1 17 Escribe, en el recuadro, la configuración electrónica de los siguientes elementos. In- dica si el elemento es metal, no metal o gas noble, y el estado en que se encuentra. 18 Identifica los elementos que corresponden a las siguientes configuraciones electrónicas. Nombra el período y el grupo al que pertenece cada uno en la tabla periódica. Ficha 6: La configuración electrónica de los átomos 1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 2s2 2p3 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 1s2 2s2 2p6
  • 14. 12 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS MATERIALES Pipeta aforada de 1 mL Tubos de ensayo Agitador de vidrio Gradilla Mechero de Bunsen Pinzas de madera Balanza analítica 10 asas de metal Marcador Gafas de seguridad Cloruro de estroncio Cloruro de calcio Cloruro de bario Óxido cúprico Cloruro de sodio Cloruro de potasio Cloruro de litio Ácido clorhídrico Agua destilada OBJETIVOS Comprobar la presencia de cationes de elementos metálicos. Los elementos metálicos emiten luz de color cuando se les proporciona energía, debido al salto de los electrones de un nivel de energía mayor a uno menor. Cuando un elemento es calentado hasta la incandescencia, emite una luz de color característico, que se denomina radia- ción electromagnética. Si esta radiación se hace pasar a través de un prisma, lo cual se logra en un instrumento llamado espectroscopio, se obtiene un conjunto de ha- ces luminosos de diferentes colores, que conforman el denominado espectro de emisión. En esta actividad prác- tica, identificarás y observarás procesos de emisión ató- mica de diferentes elementos metálicos. Evidencia el proceso de emisión en los elementos metálicos
  • 15. 13 Estructura de la materia 1 PROCEDIMIENTO Enciende el mechero de Bunsen, observa la llama y anota tus observa- ciones en tu cuaderno. Coloca la argolla del asa en la llama, sujetándola con una pinza de ma- dera, y observa el color que se produce. Anota tus observaciones en tu cuaderno. Introduce la argolla de todas las asas en un tubo de ensayo con ácido clorhídrico (HCl) y llévalas a la llama. Repite esta operación hasta que la llama deje de ser amarilla. Coloca, en la gradilla, los tubos de ensayo y márcalos con los números del 1 al 7. Pesa 1 mg de cada una de las sustancias (7 en total) utilizando una ba- lanza analítica, y adiciónalo en el tubo de ensayo respectivo, según la numeración. Adiciona 1 mL de agua destilada a cada tubo de ensayo y, con un agitador de vidrio, disuelve el reactivo. Sumerge el asa en el reactivo del tubo de ensayo número 1. Luego, pon- lo en la llama, observa lo que ocurre y anótalo en tu cuaderno. Repite el mismo procedimiento con cada una de las mezclas en los tubos de ensayo y observa la coloración de la llama que genera cada sustancia. Registra los resultados de cada muestra. 1 2 3 4 5 6 7 8 RESULTADOS Y CONCLUSIONES Completa la siguiente tabla de acuerdo con las observaciones realizadas. Tubo de ensayo Reactivo Observaciones 1 2 3 4 5 6 7
  • 16. 14 3 Busca el arsénico en la tabla periódica de los elementos. ¿Es un metal, un no metal o un metaloide? 2 Explica por qué el concepto de peso atómico reemplazó el de masa atómica en la organización de los elementos en la table periódica. 4 Investiga los aportes de Jacob Berzelius y de William Prout a la organización de los elementos y los años en los que cada científico propuso su modelo, y ordénalos cronológicamente. 5 Investiga a qué corresponden las octavas musicales (puedes preguntarle a un profesor de música) y diseña un diagrama que se asemeje al de las octavas de Newlands. 1 ¿Qué elementos se encuentran libres en la naturaleza? Nombra algunos ejemplos. 2 La tabla periódica Ficha 1: Evolución de la tabla periódica
  • 17. 15 2 7 Dibuja la tabla periódica de Mendeleiev, ubicando todos los elementos. 8 Explica cada uno de los siguientes postulados correspondientes a la tabla periódica de Mendeleiev. ¿Cuántos elementos químicos contenía la tabla periódica de Mendeleiev? ¿Cuál fue el enunciado de la Ley Periódica formulada por Mendeleiev? ¿Cuáles fueron los elementos que predijo Mendeleiev? ¿Cuáles son esos elementos hoy? ¿En qué grupo y período están ubicados? 6 Responde. El orden de los elementos no es estricto en cuanto al aumento del peso atómico. Los gases nobles no fueron incorporados en esta clasificación. La tabla periódica está diseñada a partir de las propiedades periódicas. En el diseño se dejaron espacios que correspondían a elementos que fueron des- cubiertos mucho tiempo después. Ficha 2: Clasificación de los elementos químicos
  • 18. 16 LA TABLA PERIÓDICA 9 Observa el siguiente esquema de la tabla periódica y, luego, responde: 10 Dos elementos químicos representativos, muy importantes para la salud ósea, tienen las siguientes características: uno presenta átomos con cuatro niveles de energía y dos electrones en el último de estos; el otro tiene átomos con tres ni- veles de energía y cinco electrones en el último nivel. Ficha 3: Sistema periódico actual ¿Cuál es el nombre de cada grupo? ¿Cómo se numeran los grupos? Representa los dos tipos de nomen- clatura para los grupos. ¿Cuáles son los períodos? Señala cada uno en el esquema anterior. ¿Cuáles son los bloques? Identifícalos mediante colores. A B C D ¿A qué grupo y a qué período pertenecen? ¿Qué elementos son? ¿Cómo se llama la familia de cada uno?
  • 19. 17 2 11 Calcula el valor del Zef para el último electrón en las siguientes especies: 12 Explica cómo varía la carga nuclear efectiva en los siguientes pares de elementos: Ficha 4: Apantallamiento y carga nuclear efectiva 08 02– : 012 Mg2+ : 04 Be: 013 Al: 01 H: 017 Cl: Cr-Co Na-K Ca-B Br-F P-S Si-Se
  • 20. 18 LA TABLA PERIÓDICA El radio atómico disminuye de izquierda a derecha en un período por la atracción que ejerce el número creciente de protones sobre los electrones. En cada período, el gas noble correspondiente es el elemento que tiene más alta energía de ionización. El carácter metálico de los elementos de la tabla periódica varía de la misma forma que la electronegatividad. El radio atómico en un grupo aumenta de arriba hacia abajo, ya que en ese sentido dis- minuye el tamaño de los orbitales. 15 Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, o falsas, F. Justifica tu elección. 16 Explica por qué disminuye la energía de ionización de los átomos del grupo de elementos representativos a medida que aumenta su número atómico. 14 Indica cuál átomo tiene mayor tamaño para cada uno de los siguientes pares de elementos: Li o Na. Li o Be. N o F. Na o Mg. Ficha 5: Variación de propiedades periódicas I 13 Coloca, en el esquema de la tabla periódica, la letra y la dirección de la flecha según la variación que experimenta cada una de las siguientes propiedades periódicas: Radio atómico creciente (R). Energía de ionización creciente (EI). Electronegatividad creciente (EN). A B C H He C N O F Na S Cl Ar K Ca Fe Br Ba Au U
  • 21. 19 2 18 Describe e infiere propiedades de los elementos ubicados en la tabla periódica. 17 Identifica los elementos con las siguientes características: La más alta energía de ionización. El mayor carácter metálico. El menor radio atómico. Un metaloide. Ordena de mayor a menor carácter metálico los elementos del grupo 17. Ordena de mayor a menor radio atómico los elementos de la familia de los alcalinos. Explica por qué el Ba y el Ra pertenecen a la misma familia. Ficha 6: Variación de propiedades periódicas II H He Li C N O F Na S Cl Ar K Ca Fe Br Ba Au Hg Ra U
  • 22. 20 LA TABLA PERIÓDICA 19 Con la ayuda de la tabla periódica, busca los siguientes elementos y clasifícalos en metales, no metales y metaloides. Elige uno de cada grupo e investiga cuáles son sus usos. 20 El mercurio es líquido a temperaturas superiores a -38,8 °C. ¿Cómo se relaciona esto con el uso del mercurio en la fabricación de termómetros? Antimonio. Plata. Oxígeno. Bromo. Níquel. Hierro. Sodio. Arsénico. Potasio. Fósforo. Ficha 7: Carácter metálico
  • 23. 21 2 22 Escribe las características de los elementos de este bloque. 23 Explica por qué los elementos del bloque S no se encuentran en estado libre en la naturaleza. A los elementos del bloque S se les llama asi: por tener su elemento más externo en el orbital s. por tener un orbital s por nivel. por ser del grupo Ill. Son elementos del grupo IA: Al, Fe, I. Fe, er, Ca. Li, Na, K. A los elementos del grupo IA se les conoce como: Metales alcalinos. Halógenos. Gases nobles. Número de electrones que presentan estos elementos en su órbita más externa. 3 electrones. 1 electrón. 4 electrones. 21 Selecciona la respuesta correcta con una X. Ficha 8: Elementos del bloque s
  • 24. 22 LA TABLA PERIÓDICA 26 Investiga y explica. 27 Escribe la fórmula del compuesto siguiente. Luego, escribe el elemento de donde proviene. Reactivos Productos B2 O3 + H2 O C + O2 2Al + Fe2 O3 Cl2 + Zn 25 Completa las reacciones siguientes y escribe los nombres de los reactivos y los productos. Es el único elemento del grupo IIIA que forma enlaces covalentes. (Al, Ne, B). Es el metal más abundante. (B, Ga, Al). Son compuestos complejos de boro e hidrógeno. (halógeno, boratos y boranos). Único mineral útil del aluminio con el que se obtiene aluminio puro. (feldespato, bauxita, analcima). Surge de la purificación del aluminio y del cinc. (indio, galio, talio). Colemanita Bórax Ácido bórico Feldespasto artosa Analcina Bauxita 24 Rodea la respuesta correcta en cada caso. Ficha 9: Elementos del bloque P ¿Cómo se obtiene el boro? ¿Cómo se obtiene el aluminio?
  • 25. 23 2 30 Completa el cuadro. 29 Completa las expresiones. 28 Completa el cuadro siguiente con los elementos de las series de transición. El comportamiento químico de los elementos de transición viene determinado por . Es un elemento que presenta las características de ser blando y dúctil, siendo una excepción entre los elementos del bloque D . Son los elementos más reactivos en la primera serie de transición . Son los estados de oxidación que pueden presentar los elementos de la serie 1. . Ficha 10: Elementos del bloque D Elementos de las series de transición Elementos de la primera serie Elementos de la segunda serie Elementos de la tercera serie Compuestos formados por los elementos del bloque D según las valencias indicadas Estados de oxidación Compuestos
  • 26. 24 LA TABLA PERIÓDICA 32 Completa. 31 Contesta. ¿Por qué los alquimistas le llamaron tierras raras a los lantánidos? ¿Cuál es la fuente principal de los lantánidos? ¿De dónde procede el prometio? ¿Qué son los isótopos? ¿A qué se llama fisión nuclear? El neptunio, el plutonio y el americio son elementos . El Np, el Pu y el Am se preparan por . El plutonio se recupera para ser usado como . El neptunio es usado como . El americio se produce . Ficha 11: El bloque F
  • 27. 25 2 35 Completa la siguiente tabla. 34 Representa la distribución electrónica de los elementos químicos de número atómico 2, 18 y 54. Indica a qué grupo y período de la tabla periódica pertenecen. Determina los números cuánticos del electrón diferenciante. 33 Responde. ¿Cuáles elementos químicos pertenecen al grupo 18? Escribe su nombre y símbolo químico. ¿Por qué a los elementos químicos del grupo 18 se les denomina gases nobles? Ficha 12: Los gases nobles Elemento Propiedades Usos y aplicaciones He Ne Ar Kr Xe Rn Og
  • 28. 26 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS OBJETIVOS MATERIALES Obtener hidrógeno y oxígeno a partir de la electrólisis del agua. Identificar el hidrógeno y el oxígeno a partir de sus propiedades. Comprobar las reacciones de descomposición. Una cuba electrolítica. Un frasco de vidrio en el que se introducen los terminales de dos cables conectados a una pila de 9 voltios. Dos tubos de ensayo. Un soporte universal. Dos agarraderas. Agua destilada. Ácido sulfúrico (H2 SO4 ) al 15%. Una varilla de vidrio. Una vela. Los elementos químicos pueden obtenerse a partir de la descomposición de compuestos por métodos químicos corrientes, capaces de rom- per ciertos enlaces químicos. Un caso muy sim- ple de descomposición es el de la electrólisis del agua, que consiste en la obtención de oxíge- no e hidrógeno gaseoso pasando una corriente eléctrica por una solución acuosa. Obtención de hidrógeno y oxígeno a partir del agua
  • 29. 27 La tabla periódica 2 PROCEDIMIENTO RESULTADOS Y CONCLUSIONES Anota la proporción de volúmenes de los gases obtenidos. Explica cómo resulta la identificación de cada gas. Responde: ¿Por qué se produjo la descomposición del agua? ¿Para qué se agrega ácido sulfúrico al agua? ¿Qué gas produjo la explosión? ¿Qué gas avivó la llama? ¿Qué nombre recibe la reacción química que se produjo en el agua por el paso de la corriente eléctrica? Escribe la reacción química que se produjo al descomponerse el agua por efecto de la electricidad. Llena la cuba con agua destilada hasta las 2/3 partes de su ca- pacidad. Llena de agua los tubos de ensayo, tapa cada uno con un dedo e inviértelos sobre cada electrodo de la cuba, cuidando de que en ellos no quede aire. Vierte 2 o 3 ml de ácido sulfúrico en la cuba que contiene el agua y agítala con la varilla de vidrio, observa el burbujeo que se pro- duce dentro de los tubos y la cámara de gas que se forma en cada uno. Continúa el proceso por unos 15 minutos. Desconec- ta la pila y finaliza así la descomposición. Compara el volumen de gas formado en cada tubo. Identifica los gases presentes en cada tubo. Para ello, saca los tubos de la cuba y acércale a cada uno la llama de la vela. Uno de ellos producirá una pequeña explosión, y el otro avivará la llama. 1 2 3 4
  • 30. 28 3 Enlaces y estructuras químicas Ficha 1: El enlace químico 1 Identifica y describe conceptos sobre el enlace químico. 2 Observa la recta numérica y responde. ¿Cuáles son las unidades estructurales de los compuestos iónicos? ¿Cuáles son las unidades de los compuestos covalentes? ¿Qué es la electronegatividad de un elemento? ¿Qué son las moléculas polares? Da ejemplos. ¿Qué tipos de redes forman los metales? ¿Qué fuerzas hay que vencer para evaporar una masa de agua en estado líquido? ¿En qué intervalo de la recta ubicarías el enlace iónico? ¿Qué tipo de enlace corresponde a DEN = o? Si la diferencia de electronegatividad entre dos átomos pertenece al intervalo 0 DEN ≤ 1.7, ¿qué tipo de enlace se produce? 0 1.7 DEN 2 1
  • 31. 29 3 Ficha 2: Regla del octeto y dueto electrónico 3 Gilbert N. Lewis realizó destacadas contribuciones a la Química. Una de estas consiste en las representaciones de los enlaces químicos, cuyas fórmulas llevan su nombre. Teniendo en cuenta los principios de dichas representaciones, expli- ca la estructura de la molécula del ácido nítrico (HNO3 ). 4 Escribe la estructura de Lewis de las siguientes moléculas covalentes: Flúor (F2 ) Nitrógeno (N2 ) Oxígeno (O2 ) Agua (H2 O) Dióxido de carbono (CO2 ) Metano (CH4 )
  • 32. 30 ENLACES Y ESTRUCTURAS QUÍMICAS Sustancias Propiedades Aplicaciones Cloruro de sodio (NaCl) Nitrato de potasio (KNO3 ) Sulfato de cobre II (CuSO4 ) 8 Completa la siguiente tabla. 7 El cloro (Cl) es un gas verde-amarillo de olor irritante, tóxico; y el (Na) es un metal plateado y blando que reacciona con el oxígeno (O2 ) fácilmente. Si estos dos elementos se unen, se presenta una reacción violenta y se forma cloruro de sodio (NaCl). Tranferencia de electrones. Ionización de los átomos involucrados. Formación de cargas parciales ␦+ y ␦– . Unión entre cationes y aniones. Son sólidos a temperatura ambiente. Tienen bajos puntos de fusión y de ebullición. Son duros pero frágiles. Son muy solubles en agua. Son malos conductores de la electricidad. 5 Identifica qué proceso no tiene relación con el enlace iónico. 6 Determina cuáles de las siguientes propiedades se presentan en los compuestos iónicos. Ficha 3: El enlace iónico ¿Crees que la sal formada tiene las mismas propiedades de los elementos que la conforman? ¿Qué sucede con los átomos cuando se forma el nuevo compuesto? ¿Por qué son empleadas las sales de cloro en el tratamiento del agua en las piscinas?
  • 33. 31 11 Determina el tipo de enlace covalente de las siguientes fórmulas de compuestos químicos, empleando la diferencia de electronegatividad. 12 Representa el enlace covalente entre los átomos de los siguientes compuestos químicos: 3 9 Un grupo de estudiantes está realizando un trabajo sobre sustancias de uso cotidiano que conduzcan la corriente eléctrica. ¿Qué tipo de sustancias les sugerías? Justifica tu respuesta. 10 Las minas de los lápices que utilizas están formadas por una clase de carbono denomi- nado grafito, el cual presenta enlaces covalentes puros. Sin embargo, es un excelente conductor de electricidad. Explica esta propiedad del carbono (C). CH4 O2 NH3 S8 Cl2 O5 N2 Ficha 4: El enlace covalente P2 O5 H2 SO4 CO2 N2 Cl2 C2 H4
  • 34. 32 15 La molécula de tetracloruro de carbono (CCl4 ) es apolar y la molécula del agua (H2 O) es polar. Explica, a partir de la estructura molecular, la razón por la cual presentan esta característica. Puentes de hidrógeno y fuerzas de London. Atracciones ion-dipolo y dipolo-dipolo. Catión y anión. Dipolo-dipolo inducido. 13 Identifica los compuestos que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua. 14 Establece algunas diferencias entre: Ficha 5: Unión entre las moléculas NH3 Na+ CH4 H – C = O OH | ENLACES Y ESTRUCTURAS QUÍMICAS
  • 35. 33 17 Representa la estructura de resonancia de los siguientes compuestos químicos: 16 Explica la importancia de la propiedad de la resonancia en la representación de las fórmulas de los compuestos químicos. 3 HNO3 CNH4 ClNO2 H2 CO Ficha 6: Estructuras resonantes NO2 CH3 NH2 OH COOH
  • 36. 34 19 Utiliza tus conocimientos y explica las siguientes situaciones cotidianas. 20 Explica, a partir de las diferentes teorías, las propiedades físicas de los compuestos con enlace metálico. 21 Menciona ejemplos de las aplicaciones de las sustancias con enlace metálico. ¿Has escuchado alguna vez que si una persona tiene anemia necesita hierro para subir su hemoglobina? ¿Crees que la beneficiaría en algo masticar limaduras de hierro? Se habla de tomar calcio para los huesos, pero el calcio es un metal reactivo y tóxico. ¿A qué se hace referencia? La red cristalina posee planos de fractura. Los electrones deslocalizados en la red generan flujo de electricidad. Está constituido por cationes y electrones libres. Las aleaciones tienen propiedades promedio entre las de sus componentes. 18 Infiere respecto del enlace metálico. Ficha 7: El enlace metálico ENLACES Y ESTRUCTURAS QUÍMICAS
  • 37. 35 3 23 El siguiente gráfico representa la estructura cristalina de un compuesto de dos elementos: X e Y. Elemento Configuración electrónica X 1s1 Y 1s2 2s2 2p5 Z 1s2 2p6 3s2 3p5 T 1s2 2s2 2p4 W 1s2 2s2 2p6 3s2 22 En el siguiente cuadro se observan las distribuciones electrónicas de algunos átomos representados por letras que no corresponden con el símbolo de nin- gún elemento químico. Identifica qué tipo de enlace existe en el compuesto X2 T. Señala qué geometría molecular presentan las moléculas del compuesto anterior. Selecciona qué compuesto se forma al unirse los elementos W y T. Identifica qué tipo de enlace existe en el compuesto Y2 . Se forma un compuesto XZT. Infiere qué tipo de enlace forman las uniones X-Z y Z-T, respectivamente. Justifica si es posible un enlace X-X. Identifica en qué proporción se encuentran los átomos de los dos elementos en la red. Señala cuál es el estado de agregación de esta sustancia a temperatura ambiente. Infiere cuál es la fórmula del compuesto. Infiere cómo será la diferencia de electronegatividades entre ambos elementos. Identifica qué elemento representa al catión y explica por qué. Explica por qué este compuesto debe disolverse o fundirse para poder conducir electricidad. Ficha 8: Actividades de refuerzo y ampliación Y– X+
  • 38. 36 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS Propiedades de los compuestos iónicos y covalentes MATERIALES 1 bata de laboratorio. 1 mechero Bunsen. 2 cucharas de combustión. 6 vasos de precipitados de 250 mL. 1 bombilla de voltios. 1 porta bombilla. 3 probetas graduadas de 100 mL. 2 pilas de 1,5 voltios. 1 fuente de alimentación de corriente. 2 láminas de cobre, Cu, de 2 x 10 cm de largo. 3 cables de cobre, Cu, con pinza caimán de 30 cm de largo. 1 cronómetro. 1 balanza. Identificar las principales propiedades físicas y químicas de compuestos iónicos y covalentes. Desarrollar habilidades para la formulación de preguntas mediante la utilización de algunos procedimeintos físicos. Establecer la relación que existe entre el tipo de enlace de un compuesto y la conductividad eléctrica. OBJETIVOS Los enlaces químicos son fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos que están presentes en las moléculas. El enlace iónico se forma cuando hay transferencia de electrones y un enlace covalente se forma cuando hay compartición de electrones entre los átomos de un compuesto. Una sustancia conduce la corriente eléctrica en la me- dida que produce iones. En estado sólido los com- puestos iónicos no conducen la corriente eléctrica, pero sí lo hacen cuando están disueltos o fundidos.
  • 39. 37 Enlaces y estructuras químicas 3 PROCEDIMIENTO 1 PROCEDIMIENTO 2 RESULTADOS Y CONCLUSIONES Completa la siguiente tabla con las observacio- nes realizadas en el procedimiento 1. Compuestos Tiempo (s) Observaciones Azúcar, sacarosa C12 H22 O11 30 60 90 120 Cloruro de sodio, NaCl 30 60 90 120 Completa la siguiente tabla con las observacio- nes realizadas en el procedimiento 2. Mezcla Conduce la electricidad Si No ¿Cómo se relaciona la fuerza de enlace con la cantidad de calor necesario para descomponer una mezcla? ¿Cómo se relaciona el tipo de enlace con la con- ductividad eléctrica de las sustancias? Explica tu respuesta. Coloca en una cuchara de combustión 2 g de azúcar, sacarosa, C12 H22 O11 . Introduce la cuchara en la zona azul de la llama del mechero Bunsen. Ob- serva los cambios ocurridos durante dos minutos en intervalos de 30 segun- dos. Registra las observaciones en una tabla. Repite el paso 1 nuevamente, utilizando 2 g de cloruro de sodio, NaCl. 1 2 Realiza el montaje del circuito eléctrico que se muestra en la figura. Agrega 100 mL. de agua deslizada en un vaso de precipitado y agrega 5 g de cloruro de sodio, NaCl. Agita la mezcla hasta que los cristales se disuelvan. Repite el paso 4, utlizando ahora los cristales de azúcar, sacarosa, C12 H22 O11 . Adiciona a cada probeta 100 mL de agua destilada, 100 mL de etanol, C2 H5 OH, al 98% y 100mL de glicerina, C3 H5 (OH)3 , repetitivamente. Vierte cada uno de los líquidos en tres vasos de precipitados de 250 mL diferentes. Comprueba la conductividad eléctrica de cada una de estas soluciones, su- mergiendo las láminas de cobre, Cu, en cada uno de los vasos de precipitado de 250 mL. Si el bombillo se enciende, la sustancia es conductora. 1 2 3 4 5
  • 40. 38 4 Investiga. Para que se produzca una combustión, no es suficiente que el com- bustible entre en contacto con el oxígeno del aire. Explica qué se necesita para que ocurra esta reacción. 2 Nombra los compuestos y clasifica las reacciones: 1 Compara. ¿Qué diferencias existen entre la combustión completa y la incompleta? 3 Explica. ¿Por qué es necesario utilizar símbolos especiales en las ecuaciones químicas? Reacciones químicas 4 Ficha 1: Reacciones químicas C + O2 CO2 + energía 2Ba + O2 2BaO H2 SO4 + 2NaCl Na2 SO4 + 2HCl Cu + 2H2 SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2 O H2 + Ca CaH2
  • 41. 39 4 5 Escribe si el proceso es endotérmico o exotérmico en las siguientes expresiones: 7 Interpreta y formula. Vierte agua fría en dos vasos y agrega una tableta efervescente entera en uno y una molida en otro. Mide el tiempo que tarda en concluir la reacción en cada uno de los vasos. Repite la experiencia, pero con agua caliente. Luego, explica los resultados. 8 Compara. ¿Cómo es la velocidad de reacción en los compuestos iónicos y covalen- tes, según el tipo de enlaces? 9 Explica. En el equilibrio químico, mientras una reacción química se produce en un sentido, su inversa sucede en el sentido contrario. Entonces, ¿un producto puede funcionar como reactivo? ¿Por qué? 6 Escribe el tipo de reacción según la variación de energía entre reactantes y productos. Las luciérnagas combinan con oxígeno la luciferina, por lo que destellan en la noches tropicales. Durante la respiración celular, la combustión de la glucosa almacena energía química en las moléculas de ATP (adenosín trifosfato) hasta que dicha energía es usada por la célula. HReactivos HProductos : HProductos HReactivos : Ficha 2: Otros tipos de reacciones químicas
  • 42. 40 REACCIONES QUÍMICAS 13 Completa y dibuja las moléculas que se obtendrán al reaccionar: 11 Indica cuántos moles y gramos de cada sustancia intervienen en la reacción. H2 SO4 + 2HBr SO2 + 2H2 O + Br2 12 Lee y desarrolla los siguientes ejercicios: A Balancea por el método del tanteo: Li + O2 Li2 O Al + O2 Al2 O3 Na + H2 O NaOH + H2 Cl2 O5 + H2 O HClO3 Pb(NO3 )2 + NaI PbI2 + NaNO3 B Balancea las siguientes reacciones por el método algebraico: Ag + HNO3 AgNO3 + NO + MnO2 + HCl MnCl2 + H2 O + Cl2 10 En cada ecuación, verifica la conservación de la materia elemento por elemento. Indica con un las ecuaciones que están balanceadas y con una las que no lo están. Ficha 3: Balanceo de las ecuaciones químicas Mg + H2 O MgO + H2 . FeCl2 + Cl2 FeCl3 . Ca + 2H2 O Ca(OH)2 + H2 . C3 H8 + 3O2 3CO2 + 4H2 O. 8 moléculas de hidrógeno (H2 ) + 4 moléculas de oxígeno (O2 ) x moléculas de agua (H2 O)
  • 43. 41 4 16 Indica en las siguientes semirreacciones redox cuál es la especie química que gana electrones, la que aumenta su número de oxidación y la que se reduce. 17 Determina el número de oxidación de cada elemento en las siguientes sustancias. 15 Escribe la ecuación química que representa la reacción entre el SO3 y el vapor de agua para formar ácido sulfúrico. ¿Cómo cambia el número de oxidación del N cuando el NO se convierte en NO2 , al reaccionar con el O2 ? ¿Con qué número de oxidación actúa el S en el SO2 y en el SO3 ? Hg Hg2+ O2 O2– Pb4+ Pb2+ Pb Pb2+ 14 Responde. Ficha 4: Balanceo de ecuaciones químicas redox K2 SO4 Al2 O3 CuNO3
  • 44. 42 REACCIONES QUÍMICAS 20 Responde. La nitroglicerina es un poderoso explosivo, de fórmula global C3 H5 N3 O9 . Su descomposición genera calor y hace expandir violentamente los productos gaseosos en explosión: 4C3 H5 N3 O9(I) 6N2 + 12CO2 + 10H2 O + O2 19 Lee. Industrialmente, el oxígeno se extrae del aire (cerca del 21 % del aire es O2 ), pero en el laboratorio se obtiene de reacciones de descomposición. Si en una práctica se produjo oxígeno calentando 25 g de clorato de potasio: 2KClO3 KCl + 3O2 18 Responde. Al hacer reaccionar 1 g de cobre con 0,5 g de azufre, la reacción es completa y se forma CuS. ¿Qué ocurrirá si hacemos reaccionar 20 g de cobre con 20 g de azufre? En la detonación de 100 gramos de nitroglicerina: ¿Qué cantidad de moles de dióxido de carbono resulta? ¿Cuántos moles de mezcla gaseosa resultan? ¿Qué volumen ocuparía todo el producto si estuviera en condiciones normales? La mezcla de gases producida ocupará un espacio muchísimo mayor que el calculado. ¿Por qué? Determina: Moles de cloruro de potasio formados. Moles de oxígeno formados. Gramos de KCl formados. Gramos de O2 formados. Ficha 5: Estequiometría de una ecuación química
  • 45. 43 4 El tricloruro de fósforo reacciona con el fluoruro de hidrógeno para dar trifluoruro de fósforo y ácido clorhídrico. En una bombona que contiene 5 L de gas HF en condiciones normales se introducen 15 g de tricloruro de fósforo y se ponen en condiciones de reaccionar. ¿Cuantos gramos de trifluoruro de fósforo se obtendrán como máximo? Si el HCl que se obtiene se disuelve en agua hasta tener un volumen de 100 mL, ¿cuál será la concentración de la disolución resultante? 21 Cuando se calienta el nitrato de manganeso (II) hexahidratado se descompone en dióxido de manganeso y dióxido de nitrógeno. Calcula la cantidad de cada una de estas sustancias que se obtiene cuando se calienta hasta su total des- composición una muestra de 50 g de esa sustancia. 22 Resuelve. Ficha 6: Reactivo limitante
  • 46. 44 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS OBJETIVOS MATERIALES Comprobar las leyes que rigen las reacciones químicas. Comprobar experimentalmente la Ley de las Proporciones Definidas. Cápsula de porcelana. Tubos de ensayo. Mechero Bunsen. Zinc. Disolución de nitrato de plomo (II). Vaso de precipitados. Balanza. Disolución de ácido clorhídrico. Disolución de yoduro potásico. La Ley de Lavoisier establece que: En todo pro- ceso químico, la suma total de las masas de las sustancias reactivos es igual a la suma total de las sustancias productos. La Ley de Proust plantea que la masa de una sustancia obtenida en una reacción química guarda una proporción definida con la masa de las sustancias reactivos. De esto se deduce que las sustancias tienen una composición constan- te y definida. Estudiando las leyes de las reacciones químicas
  • 47. 45 PROCEDIMIENTO Reacciones químicas 4 RESULTADOS Y CONCLUSIONES Completa las siguientes tablas: Tabla 1 1 2 3 4 5 Masa de zinc empleada Masa de cloruro de zinc obtenido Masa de cloro Masa de cloro/masa de zinc Tabla 2 Masas Vaso + tubo de ensayo 1 Tubo de ensayo 1 + yoduro potásico Vaso + tubo de ensayo 2 Tubo de ensayo 2 + nitrato de plomo (II) Mezcla de las dos disoluciones Ley de las Proporciones Definidas Toma una cantidad de zinc (entre 1 y 3 gramos). Pésala exacta- mente y ponla en una cápsula de porcelana previamente pe- sada.Añade unos mililitros de la disolución de ácido clorhídrico. Cuando la reacción termine, evapora a sequedad, calentando sin que el sólido llegue a fundirse. Pésalo cuando se enfríe. Registra tus datos y los que recojas de tus compañeros. Ley de la Conservación de la Masa Coloca un tubo de ensayo vacío en el interior de un vaso y en esa forma pésalos. Añade al tubo de ensayo unos mililitros de la disolución de yoduro potásico y anota su masa. Pesa otro tubo de ensayo vacío colocado en el vaso anterior. Luego, añade a dicho tubo unos mililitros de la disolución de nitrato de plomo (II) y anota su masa. Añade en el tubo de ensayo que contiene el nitrato de plomo (II) el yoduro potásico contenido en el primer tubo. Pesa el vaso con el tubo que contiene la mezcla de las dos disoluciones y anota los resultados. 1 2 3 4 1 2 3 4 5
  • 48. 46 4 Escribe V, si el enunciado es verdadero, o F, si es falso. 1 Los profesionales en Química que estudian la Cinética Química, centran sus estudios en las velocidades de reacción y en la formación de productos a par- tir de reactivos. Escribe cuáles son los factores que afectan la velocidad de reacción y escribe un ejemplo. 2 Explica brevemente cómo se relacionan las velocidades de reacción en una reacción reversible. 3 Menciona y explica las condiciones necesarias para que se produzca una re- acción química a partir de la teoría de las colisiones. Justifica tu respuesta por medio de dibujos. Cinética y Termodinámica 5 Ficha 1: Velocidad de reación La Cinética Química es un área que estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que la afectan. La velocidad de reacción se expresa en unidades de normalidad por segundo. Un catalizador es una sustancia que disminuye la velocidad de una reacción y sufre cambios químicos en su estructura A medida que la reacción transcurre, las concentraciones de los productos disminuyen y las concentraciones de los reactivos aumentan.
  • 49. 47 5 5 Establece diferencias entre velocidad de reacción y equilibrio químico. 6 Explica: ¿Una fogata es un ejemplo de equilibrio químico? Justifica tu respuesta. 7 Las reacciones químicas que ocurren en nuestro cuerpo son procesos reversibles, por ejemplo, la unión del oxígeno (O2 ) a la hemoglobina para formar oxihemoglobi- na, necesaria para transportar el oxígeno (O2 ) a todas nuestras células. ¿Qué otras reacciones de nuestro cuerpo son reversibles? Explica tu respuesta. 8 El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro e insípido que contamina el aire. Cuando una persona inhala CO se produce la carboxihemoglobina. Plantea la re- acción que se lleva a cabo y responde: Ficha 2: Reacciones químicas ¿Es un proceso reversible? Explica. ¿Qué sucede si una persona inhala una gran cantidad de CO?
  • 50. 48 CINÉTICA Y TERMODINÁMICA 12 La energía es indispensable en un sistema en equilibrio, por lo tanto, puede considerarse como reactivo en procesos endotérmicos o como productos en procesos exotérmicos. La siguiente ecuación química representa un proceso exotérmico en equilibrio: 9 El balance entre dos procesos, uno opuesto al otro, se denomina equilibrio. Menciona situaciones cotidianas en las cuales es evidente este tipo de equilibrio dinámico. 10 Las reacciones químicas son procesos que se realizan en todo momento. ¿Es posible que todas puedan alcanzar el estado de equilibrio? Justifica tu respuesta. 11 La mayoría de gaseosas o refrescos son disoluciones carbónicas en equilibrio, que al estar cerradas no dejan escapar el CO2 . ¿Qué ocurre al destapar las botellas que lo contienen? Ficha 3: Factores que afectan el equilibrio 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) + energía ¿Qué sucede a la reacción química si se eleva la temperatura del sistema? ¿Qué le ocurre al sistema al disminuir la temperatura?
  • 51. 49 5 13 Para una reacción química a una temperatura determinada, existen varias posiciones en equilibrio, pero solo un valor de Ke. La siguiente tabla registra los valores de las con- centraciones iniciales y en equilibrio de tres experimentos diferentes, relacionados con la síntesis de amoníaco (NH3 ): 14 Expresa la constante de equilibrio para las siguientes ecuaciones: Ficha 4: Constante de equilibrio N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Si en cada experimento se tiene un recipiente de 1 L a 500 °C, comprueba si el valor de la constante de equilibrio, Ke, es la misma en los tres experimentos. SO3(g) + H2 O(l) H2 SO4(l) Fe(s) + O2(g) FeO(s) H2(g) + I2(g) 2HI(g) Experimento Concentración inicial (M) Concentración en equilibrio (M) 1 N2(g) 1 0.921 NH3 0 0.158 H2 2 1.763 2 N2 1 0.763 NH3 0 1.197 H2 1 2.77 3 N2 0 1.157 NH3 (g) 1 0.203 H2 3 1.82
  • 52. 50 CINÉTICA Y TERMODINÁMICA 15 Razona por qué se dice que el Primer Principio de la Termodinámica es una manera de expresar el Principio de Conservación de la Energía. 18 Razona por qué la entalpía es una función de estado y se mide en unidades de energía. 16 Demuestra que se puede conocer la variación de energía interna de un proceso midiendo el calor que intercambia con el entorno cuando se realiza a volumen constante. 17 En un proceso, un sistema recibe 300 J de calor y realiza un trabajo de expansión de 200 J. ¿Qué cambio experimenta su energía interna? Ficha 5: Entalpía. Primer Principio de la Termodinámica
  • 53. 51 5 20 Predice el signo de la variación de entropía de los siguientes procesos. Luego calcula la entropía. ¿Se confirman tus predicciones? Evaporar el alcohol. Cristalizar sal marina. Quemarse un bosque. Obtener cubitos de hielo. Aromatizar con incienso. Ordenar una habitación. 3 O2 (g) 2 O3 (g) SO3 ( g) + H2 (g) SO2 (g) + H2 O (g) I2 (s) + H2 (g) 2 HI (g) 19 Analiza cuáles de los siguientes procesos suponen un aumento de la entropía del sistema: Predicciones Cálculo Ficha 6: Entropía. Segundo Principio de la Termodinámica
  • 54. 52 CINÉTICA Y TERMODINÁMICA 23 ¿En cuánto cambia la presión de un gas si su temperatura pasa de 20 a 40 °C (se duplica la temperatura Celsius), manteniendo constante su volumen? 24 Manteniendo constante el volumen de un gas, modificamos su temperatura. ¿Qué cambio debe experimentar su temperatura absoluta para que la presión se reduzca a la mitad? ¿Su temperatura Celsius cambia en la misma proporción? 22 En un cilindro de émbolo móvil tenemos un gas a 30 °C que ejerce una presión de 350 mm de Hg cuando el volumen del cilindro es de 1,25 L. ¿Qué presión ejercerá el gas, si desplazamos el émbolo hasta que el volumen sea de 250 cm3 , manteniendo constante la temperatura? 21 Indica cuál de las siguientes gráficas representa la variación de la presión de un gas cuando se modifica el volumen del recipiente en el que se encuentra, man- teniendo constante su temperatura. Ficha 7: El estado gaseoso 1/V A p C p p • V B V p V1 = 1.25 L p1 = 350 mm de Hg
  • 55. 53 5 25 Deduce la ecuación de estado de los gases ideales suponiendo que el gas pasa del estado 1 a A en un proceso con volumen constante y de A a 2 en un proceso con temperatura constante. 26 En un recipiente de 15 L se ha colocado un gas a 50 °C que ejerce una presión de 2 atm. Determina cuál será ahora el volumen del recipiente, si lo calentamos hasta 100 °C y dejamos que la presión llegue hasta 3 atm. 27 Como resultado de una reacción química se ha generado un gas que ocupa un vo- lumen de 10 L a la presión de 2 500 mm de Hg. ¿Cuál será la temperatura inicial de ese gas, si cuando se enfría hasta -10 °C ejerce una presión de 2,5 atm y ocupa 7 L? 28 En un recipiente de 5 L tenemos un gas que ejerce una presión de 600 mm de Hg a 35 °C. ¿Es posible que experimente una transformación en la que se dupliquen la presión y el volumen del gas? ¿Qué sucederá con su temperatura? Ficha 8: Ecuación de estado de gases ideales y reales
  • 56. 54 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS Comprobando la teoría de los gases MATERIALES Un balón de 500 mL. Un tubo de desprendimiento. Una pinza de Mohs. Un tapón bihoradado. Una manguera de goma. Trípode. Mechero. Un soporte universal con pinza para balón. Agua destilada. Termómetro. Fósforos. Rejilla. Hielo. Paño grueso. OBJETIVOS Comprobar los efectos de la presión y la temperatura en los cambios de estado. Establecer parámetros para la comprobación de la ecuación de estado del gas ideal. La presión ejerce el gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene se puede explicar empleando el fundamento teórico propuesto por Boyle, Gay-Lussac y Charles. La presión depende del número de partículas, del volumen del recipiente y de la temperatu- ra. Manteniendo los demás factores constan- tes la cantidad de partículas y la temperatura son directamente proporcionarles a la pre- sión, mientras que el volumen es inversamen- te proporcional.
  • 57. 55 PROCEDIMIENTO Cinética y termodinámica 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES ¿Qué ocurre al poner el trapo húmedo en contacto con el balón? ¿Por qué se deja escapar el aire antes de cerrar la manguera con la pinza? ¿Qué sucede con la presión del vapor dentro del balón al enfriarlo? ¿Es posible disminuir el punto de ebullición del líquido indefinidamente? ¿Cómo o por qué? ¿Qué ley de los gases se cumple en el experimento? ¿Cómo explicar el comportamiento del gas? Emplea el modelo cinético molecular de los gases para explicar la ebullición a presión reducida. Investiga acerca de las aplicaciones industriales que tiene la técnica realizada. Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las observaciones realizadas y redacta tus conclusiones. Llena con agua destilada 1/3 de la capacidad del balón. Arma el equipo como muestra la figura A. Calienta el agua y deja que hierva durante un minuto para que su vapor expulse todo el aire del balón. Apaga el mechero y cierra inmediatamente la manguera con la pinza. Invierte el balón y coloca el paño húmedo y frío sobre la base del balón. Observa y anota lo que ocurre. 1 2 3 4 Figura A.
  • 58. 56 1 Marca con un ✔ la respuesta correcta. Química de los compuestos del carbono 6 Ficha 1: Química de los compuestos del carbono Oxígeno Carbono Hidrógeno Silicio C, H, O, N C, H, O, N, S C, H, O C, H, O, N, P Oxígeno Carbono Hidrógeno Nitrógeno Berzelius y Kekulé Whöler y Berzalius Watson y Crick Whöler y Kekulé John Jacob Berzelius August Kekulé Watson y Crick Friedich Whöler Corriente flogista Corriente inorgánica Corriente vitalista Corriente alquimista Química General Química Orgánica Química Inorgánica Bioquímica Es una rama de la Química que estudia los compuestos que contienen carbono: Descubrieron la estructura tridimensional del ADN: Uno de los siguientes elementos tiene mayor abundancia relativa en la corteza terrestre: Uno de los siguientes elementos tiene menor abundancia relativa en la materia viva: Son elementos indispensables para la síntesis de las moléculas que conforman los seres vivos: Es una corriente del pensamiento que sostenía que los compuestos orgánicos sólo podían existir y ser sintetizados por organismos vivos: Descubrió que a partir de un compuesto inorgánico (cianato de amonio) se producía un compuesto orgánico: la urea.
  • 59. 57 6 3 Responde las siguientes preguntas: ¿Por qué está determinada la fortaleza de un enlace? ¿Qué es la longitud de enlace? ¿Qué es la geometría de enlace? 2 Determina cuáles de las siguientes expresiones son verdaderas V y cuáles son falsas F: Ficha 2: Enlaces e hibridación del átomo de carbono El carbono tiene un número atómico igual a 6. El átomo de carbono se une a otros átomos de carbono me- diante enlaces covalentes simples, dobles o triples. En el enlace simple, dos átomos de carbono comparten dos pa- res de electrones. En el enlace doble, los átomos de carbono comparten dos pares de electrones. La hibridación es un fenómeno por el cual se produce un reor- denamiento de electrones cuando un átomo de carbono se une a otros átomos, sean de carbono o de cualquier otro elemento. Si la hibridación ocurre entre un orbital “s” y un orbital “p”, se originan tres orbitales sp2 . La fortaleza del enlace está determinada por la cantidad de energía que se precisa suministrar para poder romperlo. La longitud es la distancia que separa los centros de los átomos que forman el enlace. Cuando los átomos de carbono comparten un par de electro- nes, forman un enlace doble. La geometría es la orientación en el espacio de los átomos que forman el enlace.
  • 60. 58 QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO 5 En cada una de las siguientes cadenas carbonadas, señala cuántos carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios hay. 4 Escribe en el recuadro de cada expresión el número del concepto que le corresponda: 1 Cadena carbonada 2 Cadenas saturadas 3 Cadenas no saturadas 4 Carbono secundario 5 Carbono primario 6 Fórmula desarrollada 7 Fórmula global 8 Grupo funcional 9 Función orgánica 10 Isomería Ficha 3: Estructura de los compuestos orgánicos Indica el número total de átomos de cada elemento que constituyen la molécula de un compuesto. El átomo de carbono está unido a otro áto- mo de carbono mediante un par de electro- nes y tiene tres electrones para compartir. Es la sucesión de átomos de carbono enla- zados entre sí. Son las moléculas orgánicas que tienen idén- ticas fórmulas moleculares, pero poseen di- ferentes propiedades físicas y químicas. Es un tipo de fórmula que grafica el esque- leto de la molécula. Son cadenas carbonadas que contienen en- laces simples. Es un conjunto de compuestos de compor- tamiento químico semejante. El átomo de carbono está unido a dos áto- mos de carbono mediante dos pares de electrones y tiene dos electrones para compartir. Es el átomo o grupo de átomos con una dis- posición característica, que permite un de- terminado comportamiento químico. Son cadenas que contienen enlaces dobles o triples. CH3 – CH2 – C – CH2 – CH – CH3 CH3 CH3 CH3 Nº de carbonos primarios Nº de carbonos secundarios Nº de carbonos terciarios Nº de carbonos cuaternarios A CH2 – CH – CH2 – CH = CH – CH2 CH3 CH3 CH3 CH3 Nº de carbonos primarios Nº de carbonos secundarios Nº de carbonos terciarios Nº de carbonos cuaternarios B
  • 61. 59 6 11 Formula y nombra: 9 Formula el ácido propanoico y el 2-metilbutanal. Encuentra un isómero de función para cada uno de ellos, escribiendo su fórmula y su nombre. 10 Entre los siguientes compuestos hay dos isómeros de función: etil metil éter, ácido pro- panoico, propan-2-ol y propanal. ¿Cuáles son? Escribe sus fórmulas semidesarrolladas. 6 Escribe, la fórmula y el nombre de un hidrocarburo alifático saturado que presente isomería de cadena. Fórmula: Nombre: 8 Escribe la fórmula y el nombre de un isómero de posición del 2-cloropropano, CH3 –CHCl–CH3 . Fórmula: Nombre: 7 Escribe la fórmula y el nombre de un alcohol que presente isomería de posición. Fórmula: Nombre: Dos isómeros de función, ambos con la fórmula C4 H8 O. Tres aminas con la fórmula C3 H9 N. Ficha 4: Isomería
  • 62. 60 QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO 12 Escribe verdadero, V, o falso, F: 13 Completa: 14 Marca la alternativa correcta. CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3 + Cl2 CH = CH + 2.5O2 CH = CH + H2 Ficha 5: Tipos de reacciones orgánicas Los hidrocarburos saturados presentan enlaces sim- ples, dobles o triples en sus moléculas. Los alquenos por hidrogenación forman alcanos. La cadena principal de una molécula orgánica siempre se enumera de izquierda a derecha. En las moléculas orgánicas, cada átomo de carbono siempre está unido a otros cuatro átomos. Los isómeros son compuestos diferentes que tienen la misma fórmula global. ¿Qué propiedad no corresponde al átomo de carbono? ¿Qué propiedades explican el variado y complejo número de sustancias orgánicas? La capacidad de formar cuatro enlaces o uniones químicas. La posibilidad de unirse con otros. La igualdad en sus cuatro valencias. El formar enlaces iónicos por pérdida de sus electrones de valencia. El alto valor de electronegatividad que caracteriza al átomo de carbono. El gran poder calorífico de los hidrocarburos. La tetravalencia y la autosaturación del átomo de carbono. La capacidad del carbono para formar compuestos iónicos.
  • 63. 61 6 16 Completa las siguientes reacciones: 15 Subraya la respuesta correcta. Ficha 6: Hidrocarburos saturados Los hidrocarburos acíclicos, alifáticos o de cadena abierta se dividen en: Nafténicos y aromáticos. Aromáticos y bencénicos. Saturados e insaturados. Alcoholes y éteres. Los hidrocarburos insaturados tienen: Solo enlaces simples. Aromas agradables. Enlaces dobles y triples. Cadenas cerradas. Los alcanos poseen: Hibridación sp3 . Hibridación trigonal. Hibridación sp2 . Hibridación sp. Los carbonos que no forman parte de la cadena principal pertenecen a: Otra cadena principal. Los radicales o ramificaciones. La cadena principal. Una cadena cíclica. Los alcanos son poco reactivos; por ello, se los denomina “parafinas”, que significa: Facilidad para reaccionar. Con mucha afinidad. Con poca afinidad. Facilidad de romper el enlace. Se usa el prefijo iso– cuando hay: Un grupo –CH3 en el primer carbono de la ramificación. Un grupo –CH3 en el segundo carbono de la ramificación. Dos grupos –CH3 en el segundo carbono de la ramificación. Un grupo –C2 H5 en el segundo carbono de la ramificación. C3 H8 + C + 4 H2 O + C3 H8 + 7 2 3 + 4 H2 O + C3 H8 + 3 CO2 + + Energía
  • 64. 62 QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO CH3 CH2 – CH2 – CH2 CH3 – CH2 CH3 17 Escribe las estructuras semidesarrolladas de los siguientes hidrocarburos: 18 Nombra los siguientes alcanos: 3,6-dietil-2,4,5,6-tetrametiloctano. CH3 – (CH2 )9 – CH3 CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH – CH2 – CH2 – CH3 2,8-dimetil-7-(1,2-dimetil-butil) tridecano. Ficha 7: Nomenclatura de los alcanos CH3 CH3 CH3 – C – CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 Br Br Cl Br Br Cl Br – C – C – C – Br CH3 CH3 CH3
  • 65. 63 6 19 Determina cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, y cuáles son falsas, F. 20 Escribe las estructuras de los siguientes hidrocarburos: 6,6-dimetil-3vinil-1,4-heptadieno. 4-yodo -5metil-6-etil-1,4,6-octatrieno. 5,6-dimetil-2-hepteno. Ficha 8: Hidrocarburos insaturados: alquenos Los alquenos también son llamados olefinas. Los alquinos también son llamados acetilenos. Los alquenos presentan hibridación sp2 . Los alquinos tienen hibridación sp. Los alquenos presentan enlace triple en su estructura.
  • 66. 64 QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO 21 Determina cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, y cuáles son falsas, F. 22 Escribe las estructuras de los siguientes hidrocarburos: Ficha 9: Hidrocarburos insaturados: alquinos Los alquinos presentan enlace triple en su estructura. Con el eteno se fabrican bolsas de plástico y el PVC o cloruro de polivinilo. El acetileno es un gas altamente inflamable, incoloro, un poco más ligero que el aire y se utiliza principalmente en el soplete oxiacetilénico. Los hidrocarburos alquinos son más densos que el agua. La polimerización consiste en la unión de cientos de moléculas de un mismo alqueno para dar compuestos de cadenas más largas y de elevada masa molecular, llamados polímeros. 1,4,7-nonatriino. 1-hexen-4-ino. 3-(2,2-dimetilbutil)-4-metil-4-(1-etilpentil)-1,5-heptadiino.
  • 67. 65 6 23 Escribe las estructuras de los siguientes hidrocarburos cíclicos: 24 Nombra los siguientes compuestos cíclicos: Ficha 10: Hidrocarburos cíclicos Ciclopropano 1,1,2,3-tetrametilciclohexano 2-metilciclopenteno A CH3 C CH = CH2 B CH3 CH3
  • 68. 66 QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO 25 Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, V, y cuáles falsas, F. 26 Escribe las fórmulas de los siguientes hidrocarburos aromáticos: Ficha 11: Hidrocarburos aromáticos Se llaman halogenuros de alquilo cuan- do los hidrógenos de un alcano se reem- plazan por un halógeno. Se llaman halogenuros de arilo cuando la halogenación sucede en un hidrocar- buro aromático. El nombre químico del cloroformo es tri- yodo metano. Los freones son compuestos utilizados ampliamente en los sistemas de aire acondicionado y en la fabricación de aerosoles. Los hidrocarburos aromáticos son com- puestos que poseen, por lo menos, un anillo bencénico. Los hidrocarburos aromáticos que tie- nen más de un anillo bencénico se lla- man polinucleares. La fórmula estructural del benceno, que actualmente es aceptada, es la ideada por August Kekulé. Los hidrocarburos aromáticos experi- mentan principalmente reacciones de sustitución. El tolueno y los xilenos se emplean en la producción de gasolina de alto octanaje. Los vapores del benceno son tóxicos y su inhalación prolongada disminuye la producción de glóbulos rojos y blancos de la sangre. 1,4-diclorobenceno o-dimetilbenceno p-nitrofenol m-etilmetilbenceno
  • 69. 67 6 27 Al quemar 7,63 g de un hidrocarburo gaseoso con un exceso de oxígeno se obtienen 9,80 g de agua. Su densidad en condiciones estándar es 1,85 g/L. Determina la fórmula del compuesto. 29 Escribe la fórmula molecular del metano, etano, butano y pentano. Obsérvalas y escribe la fórmula molecular general para un hidrocarburo lineal de n átomos de carbono: Cn Hm . 28 Se ha aislado un compuesto orgánico formado por C, H y O. Se ha introducido una muestra de 4.6 g del compuesto en el analizador y, tras su combustión, se han obtenido 6.6 g de CO2 y 3.6 g de H2 O. Para obtener su masa molar se disolvieron 90 g del compuesto en un cuarto de litro de agua y la mezcla hirvió a 102 °C. Determina su fórmula empírica y su fórmula molecular. Ficha 12: Actividades de refuerzo y ampliación Dato: Kebulloscópica del agua = 0,51 °C ? kg/mol.
  • 70. 68 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS MATERIALES Pinzas de madera Cuba hidroneumática Vela Pedazo de tela Agua destilada Tubo en litros conectado por un extremo con una manguera de látex Cuatro tubos de ensayo Tapón monohoradado Fenolftaleína 10 g de carburo de calcio Fósforos OBJETIVOS Obtener acetileno y reconocer sus propiedades. Verificar la presencia de acetileno en un recipiente. Comprobar el triple enlace, mediante reacciones químicas sencillas. Obteniendo acetileno Los alquinos responden a la fórmula general Cn H2n–2 . El primer representante de la serie ho- móloga es el acetileno o etino. En la industria el acetileno se obtiene a partir de la reacción del coice con óxido de calcio (cal vi- va). En el laboratorio se obtiene por la reacción del carburo de calcio con el agua. Es una reac- ción exotérmica y muy violenta, por lo que se de- ben tomar en cuenta las normas de seguridad.
  • 71. 69 Química de los compuestos del carbono 6 PROCEDIMIENTO RESULTADOS Y CONCLUSIONES Arma el dispositivo que se muestra en la ilustración. Llena con agua la cuba hidroneumática. Sumerge en ella un tubo de en- sayo, procurando que se llene totalmente con agua. Mantén la boca del tubo dentro del agua y colócalo en posición vertical. Destapa el tubo, introduce el carburo de calcio y agrega cinco gotas de agua. Tapa inmediatamente el tubo. Deja escapar las primeras porciones de gas y, luego, recoge el acetileno en el tubo. Observa las propiedades organolépticas del acetileno y reco- noce las propiedades que permiten su recolección. Agrega dos gotas de fenolftaleína al tubo. Observa lo que sucede. Arma el dispositivo según la ilustración. Obtén acetileno y deja escapar el gas por unos minutos.Acerca a la boca del tubo que desprende el gas la llama del mechero. Observa lo que ocurre. Toca la parte inferior del tubo de desprendimiento. Anota. Arma nuevamente el dispositivo. Esta vez, coloca en él dos tubos de ensayo: uno lleno de agua y otro que tenga agua hasta 1/3 de su capacidad. Recoge acetileno en los tubos. Cuan- do el agua de los tubos se haya desplazado totalmente, tápalos y retíralos de la cuba, manteniéndolos invertidos. Destapa los tubos y, con una pinza de madera, acerca la boca del tubo a la llama del mechero como lo muestra la ilustración. Observa. 1 2 3 4 5 6 7 ¿Qué datos obtenidos son cualitativos? ¿Cómo podrías haber obtenido datos cuantitativos? ¿Cómo se comprueba la formación de hidróxido de calcio en la reacción producida? ¿Por qué se afirma que la reacción es exotérmica? Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las observaciones realizadas y, luego, redacta tus conclusiones.
  • 72. 70 CH2 OH – CH3 CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH 4 Identifica los compuestos orgánicos e infiere sus propiedades. 1,3,4-pentanotriol 3-metil-1,2-hexanodiol 1 Deduce la fórmula desarrollada de lo siguiente: 7 Compuestos orgánicos oxigenados y nitrogenados Ficha 1: Alcoholes 2 Nombra los siguientes compuestos: CH2 –CH2 –CH–CH3 OH OH CH3 –CH2 –CH–CH2 –CH2 OH CH2 –CH3 3 Indica qué ocurre cuando se tiene 0.05 % de etanol en la sangre.
  • 73. 71 7 6 Investiga qué usos se da al metanol y a la glicerina. 5 Explica, mediante la ecuación de la reacción, cómo se realiza la combustión del metanol. Se deshidrata. Entra en combustión. Se oxida siendo primario. Se oxida siendo secundario. Reacciona con un ácido carboxílico. 7 Explica qué ocurre cuando el alcohol: Ficha 2: Propiedades y aplicaciones de los alcoholes
  • 74. 72 COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS Y NITROGENADOS 10 Relaciona los puntos de ebullición de los alcanos, los aldehídos y los alcoholes con su masa molar. 9 Identifica cuál es el punto de ebullición de un alcohol, un alcano y un aldehído con una masa molar de 120 uma. 2-cloropropanal Butenodial Propanodial 4-cloro-3-metilhexanal 3-metil-2-butenodial 3-hidroxibutanal 8 Identifica los siguientes aldehídos y escribe su fórmula. Ficha 3: Fenoles y aldehídos
  • 75. 73 7 11 Analiza la fórmula de las siguientes cetonas y nómbralas. 12 Escribe la fórmula semidesarrollada y la fórmula molecular de: CH3 –CO–CO–CH2 –CO–CH3 CH3 –CO–CH(Cl)–CH(CH3 )–CH3 –CH3 CH2 OH–CO–CH2 –CH(CH3 )–CH3 Pentan-2-ona 3-metilbutanona Butanona Propanona 5-metilhexano-2,4diona Ciclohexanona Ficha 4: Cetonas
  • 76. 74 COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS Y NITROGENADOS 15 Investiga qué otras cetonas son de importancia para los seres vivos. 14 Menciona las principales propiedades químicas de las cetonas. La reducción de una butanona. La oxidación de una propanona. 13 Escribe la ecuación e indica qué compuestos orgánicos se producen mediante: Ficha 5: Propiedades y aplicaciones de las cetonas
  • 77. 75 7 16 Argumenta de qué depende la solubilidad de los ácidos carboxílicos. 19 Subraya la respuesta correcta. 17 Ordena de mayor a menor solubilidad en agua los ácidos butanoico, acético, heptanoico y propanoico. 18 Investiga por qué el ácido benzoico se utiliza como antiséptico y conservador de alimentos. ¿A qué se deben estas propiedades? Ficha 6: Ácidos carboxílicos Según el número de grupos carboxilo, si el ácido tiene dos grupos funcionales, es: El ácido metanoico también se llama ácido: El ácido acético al 5 % de concentración recibe el nombre de: Los ácidos carboxílicos son compuestos orgánicos en cuyas moléculas se encuentra el grupo funcional: Carbonilo Carboxilo Hidroxilo Amino Monocarboxílico Tricarboxílico Dicarboxílico Tetracarboxílico Acético Propiónico Oxálico Fórmico Vinagre Vino Ácido palmítico Ácido cáprico
  • 78. 76 COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS Y NITROGENADOS NH2 –CH2 –CH2 –CH3 CH3 –CH2 –CO–NH2 21 Nombra las siguientes estructuras: Metilamina Etilmetilpropilamina Ciclobutiletilamina 20 Escribe las siguientes fórmulas: Ficha 7: Aminas y amidas CH3 –CO CH3 –CO–N HCO CH3 –CH2 –CH2 –CO O CH3 –CO NH2 CONH2
  • 79. 77 7 CH3 –CHOH–CH2 –CH2 –COO • CH2 –CH2 –CH3 Etanoato de etilo Propanoato de etilo Acetato de metilo Pentanoato de etilo Formiato de isopropilo Metanoato platínico 23 Nombra las siguientes estructuras: CH3 –COO • CH2 –CH3 HCOO • CH3 HCOO • C3 H7 22 Escribe las siguientes fórmulas: Ficha 8: Éteres y ésteres COO • CH2 –CH3 O
  • 80. 78 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS La cafeína es un compuesto que forma parte de manera natural del café, el té, el chocolate, y se añade a muchas bebidas refrescantes. La canti- dad de cafeína varía entre los 80 y 150 mg. En dosis pequeñas, es posible estimular el sistema nervioso y el sistema respiratorio. MATERIALES Hojas de té. Solución de acetato de plomo Pb(CH3 COO)2 al 10% m/v. Dos vasos de precipitados pírex de 200 mL y 400 mL. Rejilla con cerámica. Trípode. Aro para embudo. Papel filtro. Gotero. Probeta. Pinza de madera. Balanza. Cloroformo CHCl3 . Agua destilada. Mechero. Hielo. Soporte universal. Embudo. Gasa. Bagueta. Luna de reloj. Pera de decantación. OBJETIVOS Extraer cafeína de las hojas del té. Utilizar métodos de separación de mezclas. Aplicar las reacciones químicas al sintetizar compuestos. Extrayendo la cafeína del té
  • 81. 79 Compuestos orgánicos oxigenados y nitrogenados 7 RESULTADOS Y CONCLUSIONES ¿Qué ocurre al agregar el acetato de plomo en el líquido filtrado? ¿Qué características presenta el líquido filtrado concentrado? ¿Por qué se observa la formación de dos fases en la pera de decantación? ¿Por qué se extrae la cafeína de la fase clorofór- mica y no de la acuosa? PROCEDIMIENTO Hierve en el vaso pírex de 400 mL una mezcla de 10 g de hojas de té y 250 mL de agua destilada durante 15 minutos. Arma el equipo de filtración colocando una gasa en el embudo y filtra la mezcla caliente con mucho cuidado. Vierte en el filtrado caliente 50 mL de la solución de acetato de plomo y mezcla con una varilla agitando permanentemente hasta que se enfríe. Filtra nuevamente (con papel filtro). Calienta el filtrado en baño María, de modo que el agua se evapore hasta obtener unos 50 mL de concentrado. Transfiere el concentrado enfriado a la pera de decantación y agrega 30 mL de cloroformo. Cierra la llave y agita con energía tres veces. Agita la mezcla en forma continua durante unos minutos, te- niendo la misma precaución que en el paso anterior. Deja reposar la mezcla hasta que se observen dos fases: la fase clorofórmica (fase orgánica) que queda en la parte inferior, y la fase acuosa, en la parte superior. Abre la llave de paso de la pera de decantación y deja correr la fase clorofórmica inferior hacia un vaso de precipitados de 100 mL. Luego, cierra la llave para retener la fase acuosa. Evapora todo el cloroformo a baño María. Mientras calienta en baño María, coge el vaso con una pinza y muévelo con lentitud dentro del baño. Una vez que quede poco cloroformo, coloca una luna de reloj con hielo sobre el vaso y continúa el calentamiento a baño María hasta que la cafeína sublime. Observa los cristales de cafeína obtenidos en la luna. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
  • 82. 80 Polímero Biomolécula Monómero Polimerización 2 Define. Observa la composición química de un animal y la de una planta. ¿Qué tienen en común? ¿En qué se diferencian? El ser humano tiene 10 % de lípidos, 18 % de proteínas, 5 % de carbohidratos, 65 % de agua y 2 % de otros compuestos. Compara su composición química con la de la planta y el animal. 1 Analiza y compara los gráficos. Biomoléculas y Bioquímica 8 Ficha 1: Las macromoléculas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 60 % 3.4 % 74 % 3 % 16 % 3.2 % 19 % 0.6 % 0.8 % 20 % Agua Carbohidratos Proteínas Sales minerales Lípidos
  • 83. 81 8 3 Explica las diferencias entre la maltosa, la sacarosa y la lactosa. 4 Nombra las siguientes estructuras: 5 Completa el siguiente esquema de la clasificación de los monosacáridos. Ficha 2: Los monosacáridos A CHO H–C–OH H–C–OH H–C–OH CH2 OH HO–C–H B CHO H–C–OH HO–C–H H–C–OH CH2 OH HO–C–H C CHO H–C–OH H–C–OH H–C–OH CH2 OH Monosacáridos grupo funcional número de átomos se clasifican según
  • 84. 82 BIOMOLÉCULAS Y BIOQUÍMICA 6 Contesta. ¿En qué se diferencia un enlace monocarbonílico de uno dicarbonílico? 7 Explica las diferencias entre la maltosa, la sacarosa y la lactosa. 9 Identifica qué moléculas se forman al hidrolizar una molécula de almidón. 10 Elabora un listado de los polisacáridos naturales y señala dónde se les encuentra. 11 Argumenta por qué no todos los carbohidratos son dulces. Ficha 3: Disacáridos y polisacáridos 8 Identifica ocho alimentos con carbohidratos.
  • 85. 83 8 12 Averigua y dibuja las estructuras de los siguientes aminoácidos: 13 Explica 14 Realiza una clasificación de las proteínas atendiendo a su función. A Glicina B Alanina Ficha 4: Las proteínas ¿Cómo se produce el enlace peptídico? ¿Qué es un aminoácido? ¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína? ¿De qué dependen las estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias de las proteínas?
  • 86. 84 BIOMOLÉCULAS Y BIOQUÍMICA 15 Coloca la letra de cada enunciado en el recuadro del término que le corresponde. 16 Averigua y dibuja la estructura primaria de una proteína: Ficha 5: Estructura y propiedades de las proteínas A Además de aminoácidos producen, por hidrólisis, otros compuestos de diferen- te naturaleza. B Es la primera estructura espacial que adopta el polipéptido, la cual puede ser alfa-hélice, o disposición beta, también llamada “hoja plegada”. C Se forman a partir del omega 6 presente en los frutos secos, semillas de girasol y vegetales de hojas verdes. D Se encuentran en las plantas y se obtie- nen como aceites y resinas. Están cons- tituidos por más de dos unidades de isopreno. E Es la proteína encargada del transporte de oxígeno por el torrente sanguíneo. F Es una proteína que posee estructura terciaria filamentosa y que no tiene plegaduras. G Es una alteración de la estructura de la proteína cuando es sometida a cambios de pH o de temperatura. H En la mucina de la saliva, el grupo protei- co es un... I La ovoalbúmina de la clara del huevo, la globulina de la yema del huevo, la quera- tina del cabello y el colágeno de la piel son... J Es una proteína abundante en las plu- mas de las aves. K Se encargan de la catálisis de las reac- ciones implicadas en el metabolismo. L Es la proteína que se encarga de alma- cenar el oxígeno necesario para la activi- dad muscular. Estructura secundaria de las proteínas. Prostaglandinas. Terpenos. Proteínas conjugadas. Proteínas simples. Carbohidrato. Hemoglobina. Queratina. Colágeno. Desnaturalización. Mioglobina. Enzimas.
  • 87. 85 8 17 Indica cuál de las dos enzimas reacciona primero al elevar la temperatura desde 0 ºC. 18 Infiere cuál de las dos enzimas logra tener la mayor velocidad de reacción. 20 Analiza qué sucede con la enzima A cuando alcanza temperaturas mayores a 50 ºC. 21 Argumenta sobre cuál de las dos enzimas sería mejor emplear en un proceso industrial a altas temperaturas. Ficha 6: Aplicación de las proteínas 19 Deduce cuál es la temperatura óptima aproximada para cada enzima. Enzima A Enzima B
  • 88. 86 BIOMOLÉCULAS Y BIOQUÍMICA 22 Compara. 23 Explica. 24 Investiga cuáles son las funciones de las hormonas sexuales y de la cortisona. ¿Cuáles son las semejanzas y diferencias entre los lípidos con ácidos grasos y sin ácidos grasos? ¿En qué se basa la diferencia entre ácidos grasos saturados y no saturados? ¿Cómo se forman los triglicéridos? ¿En qué procesos intervienen los lípidos simples? ¿Y los terpenos? ¿Y los esteroides? ¿En qué consisten las prostaglandinas? ¿En qué productos se encuentran? ¿Por qué es importante controlar la cantidad de grasas saturadas que comemos? Ficha 7: Los lípidos
  • 89. 87 8 ¿Cuál es el nombre que recibe la relación entre ADN y ARN? ¿Cuántos tipos de ARN hay y cuáles son sus funciones? 28 Investiga. 25 Compara en una tabla el ADN y el ARN. 26 Explica cuál es la importancia de los ácidos nucleicos. 27 ¿Tendrá el ARN las mismas propiedades que el ADN? Analiza. 29 Justifica cuál de los dos dímeros es más difícil de romper. Ficha 8: Ácidos nucleicos La queratina, que conforma la es- tructura del pelo, es una proteína fibrosa unida por enlaces disulfuro (provenientes del aminoácido cis- teína) y puentes de hidrógeno. Su contenido de histidina, metionina y triptófano es bajo.
  • 90. 88 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS OBJETIVOS MATERIALES Comprobar las insaturaciones (enlaces dobles o triples) de los aceites y las grasas. Explicar las reacciones metabólicas implicadas en la síntesis y degra- dadas de los triglicéridos. Tintura de yodo. Gotero. Matraces. Aceite de oliva. Margarina. Aceite de girasol. Mechero. Soporte. Rejilla. Los triglicéridos son el resultado de la unión de una molécula de glicerina y tres de ácidos gra- sos. Provienen de la dieta o son sintetizados en el hígado. Son transportados por el plasma san- guíneo y son empleados en el tejido adiposo muscular y otros. La función principal de estos compuestos es suministrar energía al cuerpo. Midiendo triglicéridos
  • 91. 89 Biomoléculas y Bioquímica 8 PROCEDIMIENTO RESULTADOS Y CONCLUSIONES Coloca en un matraz aceite de oliva y en otro la misma cantidad de aceite de girasol. Añade unas gotas de tintura de yodo en los dos matraces (la misma cantidad en ambos). Observa lo que ocurre y anota los resultados. Calienta un poco de margarina hasta fundirla y repite el proce- so. Observa lo que ocurre y anota los resultados. Puedes traer aceite “usado” de casa y repetir la experiencia, comparando con el correspondiente aceite sin usar. 1 2 3 4 Grafica los resultados obtenidos cuando se aña- de tintura de yodo a los matraces que contienen aceite de oliva y aceite girasol, así como a la mar- garina fundida. Yodo + aceite de oliva Yodo + aceite de girasol Yodo + margarina fundida Cuantas más insaturaciones presenten las molé- culas, más rápidamente reaccionarán con el yodo, haciendo que desaparezca antes el color rojizo de este. De acuerdo a esta información, ¿qué aceite tiene más insaturaciones, el de oliva o el de girasol? Justifica la respuesta. ¿En qué caso hay más insaturaciones, en la mar- garina o en los aceites? Justifica la respuesta. ¿Qué triglicéridos son más sanos, los de origen vegetal o animal? ¿Por qué? ¿Qué alimentos son más saludables, los aceites o las grasas de origen animal? ¿Por qué? Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las observaciones realizadas y, luego, redacta tus conclusiones.
  • 92. 90 ¿Cuáles son los componentes de una galaxia? ¿Cómo se agrupan? Pon ejemplos. ¿Cómo se originó el universo? ¿Qué son las constelaciones? ¿Qué significado le daban a las constelaciones algunas culturas de la antigüedad? ¿Por qué crees que hoy día no se considera científica esa interpretación de las constelaciones? ¿Cuál es el origen del universo y cuándo se calcula que ocurrió? ¿Cuál es el origen de la luz y el calor que emiten estos astros? ¿Cómo se formó el Sistema Solar? 1 Contesta. Geoquímica y Astroquímica 9 Ficha 1: El universo
  • 93. 91 9 2 Identifica los astros que aparecen en el siguiente esquema, elige el planeta que está entre Saturno y Marte y menciona sus características más destacadas. 3 ¿Por qué crees que los antiguos griegos llegaron a la conclusión de que la Tierra era el centro del universo? Explica la diferencia entre las teorías heliocéntrica y geocéntrica del universo. 4 Si tuvieras que representar el Sistema Solar en una maqueta, ¿qué tamaño tendría Marte si la Tierra fuera una naranja de 5 cm de radio? Datos: radio de la Tierra, 6 370 km, y radio de Marte, 3 397 km. Ficha 2: El Sistema Solar
  • 94. 92 GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA Ordenación de mayor a menor masa: Ordenación de mayor a menor radio: A Volumen de Mercurio. B Volumen de Saturno. 5 Responde. 6 La densidad de un cuerpo se calcula dividiendo la masa por el volumen. A partir de los siguientes datos, calcula (sin aplicar ninguna otra fórmula) los siguientes valores: 7 Ordena, a continuación, los ocho planetas en función de su masa y de su radio. Fíjate que hemos considerado como unidad de masa y el radio de la Tierra. Por eso, si de- cimos que Júpiter tiene una masa 11,21 queremos decir que su masa es 11,21 veces la masa de la Tierra. Si Mercurio tuviera agua, ¿podría encontrarse en estado líquido o sólido? ¿Por qué? Si en Plutón hay agua, ¿en qué estado se encontrará? Ficha 3: La composición química de los planetas Planeta Densidad Masa Mercurio 5,42 g/cm3 3.30 • 1023 kg Saturno 0,69 g/cm3 5.68 • 1023 kg
  • 95. 93 9 9 Identifica las distintas capas internas de la Tierra en el siguiente esquema. Explica qué capas se distinguen en la corteza terrestre y cuáles son sus características. 8 Completa el siguiente cuadro sobre la Tierra: ¿Qué es la biosfera? ¿Cuál es la influencia de la biosfera sobre la atmósfera? 10 Responde. Ficha 4: La composición de la Tierra Características de la Tierra Composición de la atmósfera Temperatura media Presencia de agua Protección de radiaciones Actividad geológica Característica única en el Sistema Solar
  • 96. 94 GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA 11 ¿Por qué el agua no se pierde en el espacio? Explica la formación de la atmósfera y de la hidrosfera hace 4 500 millones de años. ¿Por qué el planeta Mercurio no tiene hidrosfera? 12 Explica los estados y en qué forma podemos encontrar el agua en la Tierra. 13 Responde. Si el volumen total de agua en la Tierra es de 1 360 000 000 km3 , ¿cuál es el volumen de agua salada? 14 ¿Qué es un río? ¿Cuál es la principal característica que diferencia el agua de un río del agua de los océanos? Menciona algunos ríos de la región donde vives. 15 Explica cómo interviene el agua en algunos procesos de los seres vivos gracias a sus propiedades de adherencia y de ser un buen disolvente. Ficha 5: la hidrosfera
  • 97. 95 9 17 Marca las frases correctas. Corrige las falsas y escríbelas a continuación. 16 Responde. ¿Qué es la atmósfera? ¿Qué es la hidrosfera? 18 Nombra la capa de la atmósfera en donde se filtran las radiaciones ultravioletas del Sol. Explica cómo ocurre ese fenómeno y qué importancia tiene para la vida en la Tierra. Ficha 6: La atmósfera La atmósfera está formada fundamentalmente por materiales gaseosos. El aire es un gas. El aire es una mezcla de gases. En el aire, el nitrógeno y el oxígeno se encuentran en proporciones aproximadamente iguales. La hidrosfera está formada por agua, fundamentalmente en estado líquido, aunque tam- bién puede estar en estado sólido (hielo y nieve). La litosfera está formada por rocas y minerales. La arena y el barro son materiales que no están formados por rocas ni por minerales.
  • 98. 96 GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA 22 Investiguen en grupo. ¿Cuál es el significado de yacimiento, mina, cantera, metalurgia, amalgama, fundente y lixiviación? ¿Qué organismos del Estado regulan la explotación de los minerales? ¿Qué es el canon minero? 19 ¿Qué es un mineral y qué es una roca? Explica algunas características de la composición de los minerales. 20 Explica la diferencia entre un mineral amorfo y uno cristalizado. 21 Explica las tres características que definen a un mineral. Ficha 7: Minerales y rocas
  • 99. 97 9 23 ¿El oro nativo es una roca o un mineral? Explica por qué. 24 Lee el siguiente texto y, luego, realiza lo que se te pide. 25 El carbón se origina a partir de la acumulación de grandes cantidades de materia vege- tal en zonas continentales. Razona si la existencia de esta roca puede considerarse un efecto geológico de la actividad biológica. Busca en el texto las propiedades de los mine- rales que se mencionan e indica de qué tipo son. Busca un mapa donde aparezcan las principa- les minas de diamantes del mundo. ¿Qué paí- ses son los mayores productores? Localiza la mina «Big Hole» y resume qué tiene de destacable esa excavación. ¿Qué experimentos podrías hacer para com- probar que un mineral es realmente un dia- mante y no es una imitación, por ejemplo, de vidrio? Ficha 8: Elementos nativos El diamante es el mineral más apreciado. Su brillo, color y belleza, y su exfoliación perfecta, que facilita su tallado, le dan un gran valor en joyería. Su dureza hace que sea imprescindible en muchos pro- cesos industriales. Su tenacidad y transparencia lo hacen muy útil en diversas aplicaciones de la investigación científica, como el yunque de diamante, un dispositivo que permite reproducir las condiciones de presión y temperatura del manto terrestre. Es además insoluble e inalterable químicamente, lo que lo hace muy estable y duradero. Los diamantes
  • 100. 98 GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA 27 Completa la siguiente tabla. 26 Responde. La presencia de pirita en sedimentos antiguos se considera un indicio claro de que esos se- dimentos se formaron en un ambiente en el que no había oxígeno. ¿En qué se basa ese cri- terio? ¿En qué se habría transformado la pirita si abundara el oxígeno en ese sedimento? Ficha 9: Sulfuros La galena es un mineral que, cuando se rompe, lo hace en forma de pequeños cubos. ¿Qué nombre recibe esa propiedad? ¿Qué tipo de propiedad es? Mineral Composición Identificación Usos frecuentes
  • 101. 99 9 29 Responde. ¿La sal que hay en el interior de un salero, es un mineral o una roca? ¿Es cristalina o amorfa? ¿En qué tipo se clasifica? ¿Qué usos se da a esa sustancia? ¿Por qué no se consideran minerales el azúcar y el vidrio? 28 La halita tiene una dureza de 2,5. ¿Qué minerales podrían rayarla y a cuáles rayaría en la escala de Mohs? Describe algunas propiedades físicas de este mineral. 30 Responde. La fluorita es un mineral con una variedad que al ser iluminada mediante luz blanca es de color azul oscuro, pero al ser iluminada con luz ultravioleta tiene color amarillo. ¿Cuál es el color de este mineral? ¿Dónde se encuentran sus yacimientos? ¿En qué se emplea? Ficha 10: Haluros
  • 102. 100 GEOQUÍMICA Y ASTROQUÍMICA Supón que descubres dos minerales que tienen la misma composición química, pero que cristalizan de forma diferente. ¿Cómo se denomina esa propiedad? ¿Podrían tener algunas propiedades físicas diferentes estos minerales, a pesar de tener la misma composición química? 31 Responde. 32 Selecciona la respuesta correcta. Ficha 11: Óxidos y carbonatos ¿A qué se deben las burbujas que salen de la caliza cuando le echamos vinagre? El vinagre hierve al tocar la roca. El ácido se evapora. El dióxido de carbono (CO2 ) que se produce es un gas. El bicarbonato cálcico que se produce tiene burbujas. Mi piso en la ciudad también está construido en parte con caliza aunque no pueda verse esta roca a simple vista. ¿Cuál de estos materiales de construcción se fabrica utilizando caliza como materia prima? Ladrillo. Acero. Cemento. Vidrio. Cuando el carbonato cálcico se encuentra cristalizado ya no es una roca, es un mineral que en su forma más frecuente llamamos calcita. La calcita casi siempre es blanca, a veces incluso transparente, y a simple vista puede confundirse con el cuarzo. Pero Irene sabe un truco sencillísimo que le permite diferenciar fácilmente ambos minerales: la calcita raya el cuarzo, mientras que el cuarzo no raya a la calcita. ¿En qué propiedad de los minerales se basa el truco de mi prima para diferenciar la calcita del cuarzo? Raya. Dureza. Exfoliación. Color.
  • 103. 101 9 34 Explica cómo se origina el yeso y describe características de este mineral, como la dureza, el color, la utilidad. 35 Responde. 33 Responde. ¿Es correcto llamar cristal al vidrio de las ventanas? ¿Por qué? Ficha 12: Sulfatos y silicatos El alabastro es una roca formada por yeso cristalino; es bonita y fácil de tallar y pulir, pero no se utiliza para hacer lavabos ni bañeras. ¿Qué propiedades, físicas y químicas, del yeso desaconsejan este tipo de usos? Cuando en un basalto se encuentran grandes masas de olivino cristalizado, se piensa que son fragmentos de una roca del manto formada por olivino, que ha sido arrastrada junto con el basalto fundido. ¿Por qué no pueden haberse formado esos cristales grandes dentro del basalto?
  • 104. 102 PROCEDIMIENTOS CIENTÍFICOS MATERIALES Mortero y pilón 1 probeta graduada 1 vaso de precipitado 1 colador cubierto con algodón 1 recipiente de 2 L resistente al fuego 1 agitador 1 termómetro mayor a 120 ºC 1 hornilla eléctrica y una lata que sobresalga de su superficie 1 L de aceite de frituras 200 mL de metanol 3.5 g de soda cáustica sólida 1 botella de plástico de 3 L OBJETIVOS Proyectar soluciones a problemas ambientales. El biodiésel es un combustible de origen vegetal, obtenido del aceite extraído de semillas oleaginosas y también reciclan- do aceites usados en fritura. El biodiésel es 100 % biodegradable. En menos de 21 días, desaparece toda traza del mismo en la tierra. Su toxicidad es casi nula. Biodiésel, combustible ecológico
  • 105. 103 PROCEDIMIENTO Geoquímica y Astroquímica 9 RESULTADOS Y CONCLUSIONES ¿Qué procesos físicos has empleado en el pro- ceso? ¿y qué procesos químicos? Elabora un esquema del proceso de obtención del biodiésel. ¿Por qué decimos que el biodiésel es un com- bustible ecológico? Investiga. ¿Qué subproducto se obtiene del bio- diésel? ¿Para qué se utiliza? ¿En qué consiste la transesterificación de una grasa? Revisa la hipótesis planteada, contrástala con las observaciones realizadas y, luego, redacta tus conclusiones. Limpiar el aceite. Filtra el aceite sucio con algodón para elimi- nar las impurezas. Luego, caliéntalo a 110 °C para eliminar el agua que pueda contener. El aceite tiene pH ácido. Neutralízalo con soda cáustica (hidróxido de sodio). Obtener el metóxido de sodio. Muele la soda cáustica agre- gando 5 mL de metanol. Vierte todo el contenido en un vaso y disuelve toda la soda con el resto de metanol. Tapa. Ten mucho cuidado con el metanol porque es muy tóxico. Preparar el biodiésel. En un recipiente de 2 L, vierte 1 L del aceite filtrado y neutralizado. Calienta a 30 °C. Echa lentamente el metóxido de sodio sobre la muestra agitando permanente- mente. Coloca la lata sobre la cocina eléctrica y revuelve por 1 hora a 50 °C. Deja enfriar un día. Trasvasa para separar el bio- diésel que está en la parte superior y la glicerina en la parte inferior. Purificar el biodiésel.Vierte el biodiésel en una botella de plás- tico de 3 L. Agrega 1 L de agua. Tapa y agita. Deja en reposo 2 horas. Separa el agua lechosa por decantación. Repite si el agua está muy turbia.Vierte nuevamente el biodiésel en un recipien- te resistente al calor y calienta a 110 °C agitando para evaporar los restos de agua. Envasa el producto y etiqueta. 1 2 3 4