BLOQUE II: LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACION
QUIMICA.
Tema 4: Segunda revolución
de la química.
AMADEO CARLO AVOGADRO (1776-1856).
Físico
italiano, nacido en Turín el 9 de agosto de 1776 y muerto el 9 de junio de
1856, que formuló la hipótesis de que en determinadas condiciones de presión
y temperatura, un mol de cualquier gas debe ocupar un volumen determinado.
Partiendo
de las investigaciones de otros científicos sobre la combinación de los gases
en proporciones definidas de volúmenes y de que toda sustancia química estaba
compuesta por un conglomerado de partículas idénticas para cada tipo de
sustancia y distintas para cada tipo de sustancias distintas, a las que llamó
átomos. Las partículas componentes de los gases eran agrupaciones de átomos a las que llamó
moléculas
En
1811 Avogadro sugiere la hipótesis de que volúmenes iguales de gases
distintos, en las mismas condiciones de presión y temperatura, deberían
contener el mismo número de moléculas.
De
esta manera pudo explicar porque al combinarse un litro de oxígeno y dos de
hidrógeno, se producían dos litros de vapor de agua en vez de uno. La
respuesta de este científico fue que bajo condiciones normales, las moléculas
de oxígeno e hidrógeno contienen cada una dos átomos, y no sólo uno, lo que doblaba
el número de hidrógeno y oxígeno por litro y por consiguiente, el número de
moléculas de agua y de volumen de vapor de agua producido a partir de
determinados volúmenes de hidrógeno y oxígeno. Por tanto una molécula de agua
contenía un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno.
|
INDICACIONES: Completa los enunciados:
1. Avogadro
sugiere que las partículas componentes de los
gases son agrupaciones de átomos a las que llamó .
2. Volúmenes
iguales de gases distintos, en las mismas condiciones de presión y temperatura,
deben contener el número de
moléculas.
3. Bajo
condiciones normales, las moléculas de oxígeno e hidrógeno, contiene cada una átomos del mismo elemento.
4. Una
molécula de agua contiene un átomo de y
dos átomos de .
5. Escribe
la hipótesis de Avogadro.
EJERCICIO:
1. Representa
un recipiente cerrado con cinco moléculas de oxígeno, un recipiente cerrado con
diez moléculas de hidrógeno y un recipiente con diez moléculas de agua.
a) ¿Qué recipiente contiene menor número de moléculas?
b) ¿Qué recipiente ocupa un menor volumen?
c) ¿Por qué ocupan mayor volumen los recipientes que contienen hidrógeno y agua?
d) ¿En qué recipiente tienes un compuesto?
e) Una partícula de hidrógeno es a otra partícula de hidrógeno pero a una partícula de oxígeno.
LEE EL SIGUIENTE TEXTO.
|
STANISLAO CANNIZZARO (1826-1910)
Cannizzaro
se hizo famoso por su contribución durante el congreso celebrado en 1860 en
Karlruhe al que invitó a 140 químicos eminentes. En aquel tiempo no se hacía
una distinción clara entre átomos y moléculas, y una misma sustancia se
representaba con fórmulas diversas. La finalidad del mismo era encontrar
respuestas a las preguntas acerca de los átomos, moléculas, radicales y
equivalentes. Este congreso se organizó como consecuencia de la polémica que
durante casi 50 años (entre 1811 y 1858) permaneció sin ser resuelta y que se
refería al problema de la determinación de la escala de los pesos atómicos.
Varias soluciones habían sido propuestas, para ser abandonadas cuando
fallaban al tratar de explicar todo un grupo de hechos experimentales.
Finalmente hubo quienes creyeron que era imposible llegar jamás a determinar
los pesos atómicos y las fórmulas moleculares. La solución definitiva
requirió sólo una ligera ampliación del razonamiento de Avogadro y esto es lo
que sugirió Stanislao Cannizzaro.
Cannizzaro
basó su método de determinación del peso atómico en la idea de que una
molécula debe contener un número entero de átomos de cada uno de sus
elementos constituyentes. Conforme a esto, está claro que en el peso
molecular de un compuesto debe haber por lo menos el peso de un átomo de un
cierto elemento o, si no un múltiplo entero de este peso. Por tanto si se
analizan una serie de compuestos de dicho elemento y se comparan los pesos de
él contenidos en el peso molecular de los diferentes compuestos analizados,
debe finalmente llegar a ser obvio que todos estos pesos son múltiplos
enteros de algún número que probablemente será el peso del átomo. Con este
fin, Cannizzaro recurrió al principio de Avogadro: puesto que en las mismas
condiciones volúmenes iguales de gases contienen igual número de moléculas,
los pesos de dichos volúmenes iguales deben estar en igual razón que los
pesos de sus moléculas. Con un sistema tal de pesos moleculares relativos a
su disposición, Cannizzaro definió que el peso molecular del hidrógeno era 2,
el peso de un átomo de hidrógeno era igual a 1, y fijó así los valores
absolutos de todos los otros elementos.
Cannizzaro
determinó que un mol de gas ocupaba un volumen de 22.4 litros en condiciones
normales. Con el método que él propone determinó la masa atómica relativa de
algunos elementos. A partir del volumen, averiguaba la masa molecular de un
determinado compuesto gaseoso del elemento (por ejemplo del carbono).
A
continuación se hacía un análisis hallando el porcentaje del elemento en cada
uno de los compuestos analizados.
Finalmente
se calculaba la masa del elemento en la masa molecular de cada compuesto (a
partir de los dos primeros datos).
La
masa así calculada debe ser la masa atómica (si en el compuesto entra un solo
átomo de carbono por molécula) o un múltiplo entero de éste si entra más de
uno.
Cuando
expuso sus teorías en la conferencia de Karlsruhe, Cannizzaro fracasó al
tratar de convencer a sus oyentes y llevarlos a su postura, pero la fría
lógica y la utilidad de su propuesta, se hicieron evidentes una vez que los
miembros del congreso volvieron a sus
laboratorios.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.
Antes de 1860 no se hacía una distinción
clara entre átomos y .
2.
El congreso de Karlruhe se organizó para
resolver el problema de la determinación de la escala de los pesos .
3.
Cannizzaro fundamento sus explicaciones en
los razonamientos de para determinar
los pesos atómicos.
4.
Cannizzaro basó su método de determinación
del peso atómico en la idea de que una molécula debe contener un número de átomos de cada uno de sus elementos
constituyentes.
5. En
el peso molecular de un compuesto debe haber por lo menos el peso de un de un cierto elemento o, si no un múltiplo
entero de este peso.
6. Cannizzaro
determinó que un mol de gas ocupaba un volumen de en condiciones normales.
7. A
partir del volumen, averiguaba la masa molecular de un determinado compuesto del elemento.
8. A
continuación se hacía un análisis hallando el
del elemento en cada uno de los compuestos analizados.
9. Copia
la tabla donde Cannizzaro calcula el peso atómico del carbono y determina
cuantos átomos hay en cada compuesto.
10. ¿Cuál
es la principal aportación de Cannizzaro?
|
COMPUESTOS DE OXIGENO
| |||
|
compuesto
|
Peso
molecular
|
Masa
de oxigeno
|
Número
de átomos de oxígeno en una molécula
|
|
Agua
|
18
|
16
|
|
|
Oxido
nítrico
|
30
|
16
|
|
|
Oxido
nitroso
|
44
|
16
|
|
|
Bióxido
de nitrógeno
|
46
|
32
|
|
|
Bióxido
de carbono
|
44
|
32
|
|
|
oxígeno
|
32
|
32
|
|
|
ozono
|
48
|
48
|
|
ACTIVIDAD 3: APORTACIONES
DE MENDELEIEV A LA QUIMICA.
LEE EL SIGUIENTE TEXTO.
|
LA TABLA DE MENDELEIEV
El
químico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev nació en la ciudad de Tobolsk en
Siberia el 27de enero de 1834. Mendeleiev estaba preocupado por lo difícil
que resultaba a los estudiantes aprender química dado que la información
acerca de las propiedades de las sustancias era escasa, estaba muy dispersa
en la literatura y casi nunca se presentaba en forma que reflejara las relaciones
entre las diversas sustancias.
Tras
una larga y tediosa revisión bibliográfica y con la ayuda de su propia
experimentación, en los casos en que no encontraba información, Mendeleiev
escribió una serie de artículos que quizá sea la más importante en la
historia de la química, debido a que permitió sistematizar y ordenar una
cantidad muy grande de conocimientos químicos y proveyó a la química de una
gran capacidad predictiva. Mendeleiev compara elementos con propiedades
similares y encuentra que las propiedades de los elementos dependen de manera
regular del cambio de peso atómico, y presenta sus resultados en forma de
tabla agrupando a los elementos con propiedades semejantes.
En
la primera tabla de Mendeleiev aparecen los 63 elementos conocidos en esa
época en orden creciente de peso atómico. Algunos de estos pesos figuran en
la tabla con interrogaciones pues Mendeleiev consideraba que los experimentos
con que se habían obtenido no eran del todo confiables. Además en la tabla
aparecen algunos huecos, esto es así porque Mendeleiev considera que no puede
haber distancias tan grandes en peso entre dos elementos adyacentes y que por
lo tanto deben existir elementos con pesos atómicos intermedios que no han
sido descubiertos. Mendeleiev incluso predice algunas propiedades para estos
elementos.
Mendeleiev
hace notar que la secuencia de los elementos en la tabla está en concordancia
con la valencia. La valencia es una característica de los elementos que se
relaciona con su capacidad de combinación. Por ejemplo, el elemento sodio
(Na) tiene una valencia de uno pero solo puede combinarse con un átomo a la
vez, es decir, no puede combinarse con dos átomos de oxígeno para formar por
ejemplo el compuesto NaO2. Sin embargo, el oxígeno tiene valencia
dos y por lo tanto si puede combinarse con dos átomos de valencia uno como
sucede en el agua (H2O). El oxígeno se combina en una proporción 1
a 1 con otros elementos de valencia dos como el calcio (Ca) para dar el
compuesto CaO. El Nitrógeno (N) presenta valencia tres ya que se combina con
tres átomos de valencia uno como en el amoníaco (NH3).
La
tabla de Mendeleiev atrajo definitivamente la atención de todos los químicos
cuando fueron descubiertos los elementos que predijo y se demostró
experimentalmente que las propiedades establecidas para ellos, aún sin
conocerlos, concordaban muy bien con la realidad.
A
fines del siglo pasado se descubrieron algunos elementos de peso molecular
bajo que de acuerdo con sus propiedades no podían ser incorporados en ninguno
de los grupos de la tabla de Mendeleiev. A estos elementos se les llamó gases
nobles, porque al parecer no podían combinarse con otros átomos para formar
compuestos es decir, eran inertes desde el punto de vista químico. Entonces,
¿cuál era su valencia?; su valencia sería cero, ya que su capacidad para
combinarse con otros átomos es nula.
|
Completa los enunciados:
1. Mendeleiev
compara elementos con propiedades similares y encuentra que las de los elementos dependen de manera
regular del cambio de peso atómico.
2. Mendeleiev
presenta sus resultados en forma de
agrupando a los elementos con propiedades semejantes.
3. En
la primera tabla de Mendeleiev aparecen los 63 elementos conocidos en esa época
en orden de peso atómico.
4. En
la tabla aparecen algunos huecos, porque Mendeleiev considera que deben existir
elementos con pesos atómicos intermedios que no han sido .
5. Mendeleiev
algunas propiedades para los elementos sin descubrir.
6. Mendeleiev
hace notar que la secuencia de los elementos en la tabla está en concordancia
con la .
7. Los
gases nobles, no pueden combinarse con otros átomos para formar compuestos, es
decir, son desde el punto de vista
químico.
EJERCICIO: La tabla muestra la proporción en que se
combinan los átomos de diferentes elementos en compuestos con oxígeno e
hidrógeno, los cuales ya se conocían desde la época de Mendeleiv.
|
MASA
ATOMICA
|
NOMBRE
DEL
ELEMENTO
|
SIMBOLO
|
Proporción
de átomos
al
combinarse con el oxígeno
(elemento:oxígeno)
|
Proporción
de átomos al
combinarse
con el hidrógeno
(elemento:hidrógeno)
|
|
1
|
Hidrógeno
|
H
|
2:1
|
-
|
|
4
|
Helio
|
He
|
-
|
-
|
|
7
|
Litio
|
Li
|
2:1
|
1:1
|
|
9
|
Berilio
|
Be
|
1:1
|
1:2
|
|
11
|
Boro
|
B
|
2:3
|
1:3
|
|
12
|
Carbono
|
C
|
1:2
|
1:4
|
|
14
|
Nitrógeno
|
N
|
2:5
|
1:3
|
|
16
|
Oxígeno
|
O
|
-
|
1:2
|
|
19
|
Flúor
|
F
|
-
|
1:1
|
|
20
|
Neón
|
Ne
|
-
|
-
|
|
23
|
Sodio
|
Na
|
2:1
|
-
|
|
24
|
Magnesio
|
Mg
|
1:1
|
-
|
|
27
|
Aluminio
|
Al
|
2:3
|
-
|
|
28
|
Silicio
|
Si
|
1:2
|
1:4
|
|
31
|
Fósforo
|
P
|
2:5
|
1:3
|
|
32
|
Azufre
|
S
|
1:3
|
1:2
|
|
35
|
Cloro
|
Cl
|
2:7
|
1:1
|
EJERCICIOS:
1. La
densidad del cobre es de 9 g/mL y la del oro es de 19.3 g/mL.
a) Estima
la densidad del elemento que se encuentra entre estos dos metales.
b)
¿De qué elemento se trata?
c)
¿Cómo varía la densidad de los elementos en
una misma familia a medida que aumenta su masa?
2. La temperatura de ebullición del sodio es 1156K y el del rubidio es 951K. Ambos
elementos se encuentran en la primera familia de la tabla periódica.
a)
Estima la temperatura de ebullición del
elemento que se encuentra entre estos dos metales.
b)
¿De qué elemento se trata?
c)
¿Cómo varía el punto de ebullición de los
elementos en una misma familia cuando aumenta su masa?
3.
Las fórmulas de los compuestos químicos
también pueden predecirse con base en las relaciones conocidas entre los
elementos de la tabla periódica. Por ejemplo, la fórmula del compuesto que se
forma cuando el magnesio reacciona con flúor es MgF2 y cuando
reacciona con cloro es MgCl2.
a)
¿Cuál será la fórmula del compuesto que se
forma cuando el magnesio reacciona con yodo?
b)
¿Qué fórmula tendrá el compuesto que resulta
de la reacción entre los elementos calcio y cloro?
ANALISIS DE LECTURA
La tabla periódica se completa con cuatro
nuevos elementos químicos
Cuatro nuevos elementos
químicos se han añadido a la tabla periódica, completando así la séptima fila
de la misma. Se trata de cuatro elementos químicos superpesados (113, 115,
117 y 118) que han sido descubiertos por científicos de Japón, Rusia y
Estados Unidos. Son los primeros en ser añadidos a la tabla desde que en 2011
se añadieron los elementos 114 y 116.
Los cuatro fueron
verificados el pasado 30 de diciembre por la Unión Internacional de Química
Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), la organización mundial
que rige la nomenclatura química, su terminología y su medición, con sede en
los Estados Unidos.
IUPAC anunció que un equipo
ruso-estadounidense de científicos del Joint Institute for Nuclear Research
de Dubna (Rusia), y del Lawrence Livermore National Laboratory en California
(Estados Unidos), habían aportado las pruebas suficientes para reclamar el
descubrimiento de los elementos 115, 117 y 118. No obstante, el IUPAC otorgó
el crédito por el descubrimiento del elemento 113 a un equipo de científicos
del Instituto Riken de Japón, a pesar de que también éste había sido
reclamado por los rusos y por los estadounidenses.
El director de la
investigación japonesa, Kosuke Morita, ha anunciado tras la noticia que ahora
su equipo planea "mirar hacia el territorio desconocido del elemento 119
y más allá".
IUPAC ha iniciado el proceso
de formalización de los nombres y de los símbolos para estos elementos, que
han sido nombrados temporalmente como 'ununtrium', ('Uut' o elemento 113),
'ununpentium' ('Uup', element 115), 'ununseptium' ('Uus', element 117), and
'ununoctium' ('Uuo', element 118)", explica.
Los elementos suelen ser
nombrados oficialmente por los equipos que los descubren en los próximos
meses. El elemento 113 será el primer elemento en ser nombrado en Asia. Los
nuevos elementos pueden ser nombrados con un concepto mitológico, un mineral,
un lugar en un país, una propiedad o un científico.
Los cuatro elementos nuevos,
todos hechos por el hombre, fueron descubiertos por golpear núcleos más
ligeros entre sí y por la consiguiente descomposición de los elementos
superpesados radiactivos. Al igual que otros elementos superpesados que
pueblan el final de la tabla periódica, sólo existen por fracciones de
segundo antes de desintegrarse en otros elementos.
|
1. ¿Qué nuevos elementos se agregaron a la tabla periódica?
2. ¿Qué organización verifica la existencia de los elementos?
3. Los nuevos elementos químicos, ¿son naturales o hechos
por el hombre?
4. ¿Cómo se nombrar los elementos químicos?
5. Menciona algunas características de este tipo de
elementos.
6. De acuerdo a la
hipótesis de Avogadro, ¿de qué depende el volumen ocupado por una cierta masa
de un gas?
7. De acuerdo con Cannizzaro, ¿cuántos átomos de un elemento
es lo mínimo que puede haber en un compuesto?
8. De acuerdo con Mendeleiev, ¿de qué característica
dependen las similitudes en las propiedades de los elementos?
9. ¿Por
qué, Mendeleiev, dejó algunos huecos en la tabla periódica?
10. La fórmula del compuesto que se forma cuando el calcio
reacciona con flúor es CaF2 y cuando reacciona con cloro es CaCl2.
¿Cuál será la fórmula del compuesto que
se forma cuando el calcio reacciona con yodo?
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