5. Hidróxidos metálicos.
Sumario:
Fórmulas y nomenclatura.
Propiedades y aplicaciones.
Cálculos en disoluciones.
Fórmula
Nombre
aplicación
NaOH
Al(OH)3
Ba(OH)2
KOH
Zn(OH)2
- Nombra las siguientes fórmulas químicas
e indaga por los usos y cuidados en su
manipulación: - La solución acuosa de hidróxido de
sodio (sosa cáustica) se emplea para la
fabricación de jabones. Para tal fin se emplea una
disolución de concentración másica 250
g.L-1
- ¿Qué masa del hidróxido se
necesitan para preparar 5 L de la disolución
requerida?
b) Con un litro de esta disolución se obtienen 20
jabones de lavar, ¿cuántos kilogramos de sosa
cáustica se necesitan para obtener 100 jabones.
- ¿Qué precauciones debes tomar al
preparar una disolución de sosa
cáustica?
- ¿Conoces de algún accidente en que
hayan participado niños
al ingerir o manipular sosa cáustica? Indaga con tus
compañeros, familiares y el médico de la familia,
y arriba a tus propias conclusiones sobre las causas del
accidente.
- Los usos del hidróxido de sodio en la industria
aparecen representados en la figura, indicando la
proporción en que éste es consumido: Responde:
a) La principal aplicación.
b) La posición que ocupa la producción de papel.- En las plantas
electroquímicas, se obtiene sodio (en realidad sodio
amalgamado) que sirve para la producción de sosa cáustica
según la ecuación:
2 Na(s) + 2 H2O(l) = 2 NaOH(ac) +
H2(g) D
H < 0
- Señala el agente oxidante y el agente
reductor. - ¿Qué nos indica el
símbolo D
H < 0?
- Localiza en un mapa la ubicación de plantas
electroquímicas en tu país. ¿Será
un factor a considerar en la ubicación de una planta
electroquímica la cercanía a una
salina?
- Selecciona cuál o cuáles de las bases
siguientes podrían ser usadas como lechadas para
pinturas de poca duración. Argumenta tu selección. a) hidróxido de calcio; b) hidróxido
de potasio; c) hidróxido de barioa) carbón b) magnesio c) azufre
- ¿Cuál de las sustancias simples
siguientes arde en aire para
formar un óxido que al agitarlo en agua da una
solución que torna azul el papel
indicador? - Representa las ecuaciones
iónicas para:
- La formación de un precipitado azul cuando una
solución de KOH es añadida a una solución
que contiene iones Cu2+.
b) La formación de un precipitado negro cuando
una solución que contiene iones sulfuro es añadida
a una solución que contiene iones
Pb2+.
- ¿Cuál de los óxidos siguientes
reacciona con solución de hidróxido de sodio para
dar una sal? a) óxido de calcio b) óxido de
magnesio c) óxido de zinc- Al añadir una disolución acuosa de NaOH
a cada una de tres disoluciones salinas de Cu2+,
Fe3+, Zn2+ se puede observar lo
siguiente:
De la solución acuosa que contiene
Cu2+ precipita un sólido azul; en la que
contiene Fe3+ aparece un precipitado pardo; y la que
contiene Zn2+ primero manifiesta la
precipitación de un sólido blanco y con la
adición de un exceso de la solución de NaOH este
precipitado se disuelve.
- Representa las ecuaciones
químicas que explican lo observado en cada
caso.
- El hidróxido de aluminio
suele emplearse para la elaboración de agentes
neutralizantes de la acidez estomacal.
- Representa la ecuación química de
obtención de este hidróxido a partir de cloruro
de aluminio e
hidróxido de potasio.
b) ¿Cuántos moles de KOH se necesitan para
obtener un mole de Al(OH)3?
c)
¿A qué masa de hidróxido de aluminio
corresponde esta cantidad de sustancia?
6. Los hidróxidos no
metálicos. Los hidrácidos.
Sumario:
Fórmulas y nomenclatura.
La agrupación estructural O-H.
Propiedades y aplicaciones.
La reacción de neutralización.
La ionización en solución.
- Tanto en los hidróxidos metálicos como
en los no metálicos esta presente la agrupación
estructural O-H.
- ¿Qué tipo de enlace se establece entre
el sodio y el oxígeno en el NaOH?
b) ¿Qué tipo de enlace se establece entre
el Cl y el O en el HClO?
- De acuerdo con las propiedades físicas
tabuladas para las sustancias:
sustancia | Tf (oC) | Te (oC) | S (agua) |
nitrato de potasio | 334 | Descompone | Muy soluble |
ácido nítrico | -42 | 83 | Muy soluble |
- ¿En qué estado de
agregación se presenta el ácido nítrico y
el nitrato de potasio a temperatura
ambiente?
- ¿Cuál es la diferencia en oC
entre las Tf de ambas sustancias? Argumenta las causas de tan
elevada diferencia.
- ¿Qué infieres del hecho de que la sal
se descompone sin llegar a ebullir?
d) ¿Cómo explicar que ambas sustancias
sean muy solubles en agua?
- La ionización que experimentan ciertas
sustancias en agua es responsable de numerosas propiedades de
sus disoluciones acuosas:
- Representa los iones presentes en las disoluciones
acuosas de: sulfato de potasio; hidróxido de potasio; y
ácido sulfúrico.
- Describe como harías para, experimentalmente,
diferenciar estas tres disoluciones. - Indica una aplicación que conoces para cada
una de estas sustancias.
- Numerosos productos
químicos se conocen por nombres comunes
a) Utiliza la nomenclatura oficial para nombrar el
producto
conocido por:
- Sosa cáustica
- Ácido de acumulador
- Agua regia
- Representa la ecuación química que viene a
explicar el burbujeo observado cuando el salfumán cae
sobre la loza del piso.
- ¿Por qué el ácido de acumulador
en contacto con la piel provoca
quemaduras? - ¿Cómo debes preparar una
solución de ácido sulfúrico:
añadiendo el ácido sobre el agua o a
la inversa? Argumenta tu respuesta. - Averigua la aplicación del agua regia en
joyería.
- Explica cada una de las observaciones siguientes y
escribe las ecuaciones correspondientes a las reacciones
descritas:
- Cuando pedacitos de carbonato de calcio se
añaden a una solución diluida de HCl una
corriente continua de burbujas es observada. - Cuando a los pedacitos de carbonato de calcio se le
añade una solución diluida de ácido
sulfúrico solo se aprecia unas pocas burbujas de
gas
liberado.
- Averigua dónde se produce ácido
sulfúrico en el país. Localiza la
ubicación de la Planta en un mapa dibujado por ti.
¿Es un puerto? ¿Que facilidades brinda que sea un
puerto? - El ácido nítrico, entre otros usos, se
ha empleado en la fabricación de explosivos.
Expón tus criterios sobre la utilidad
práctica de los explosivos y el uso irracional que se
les han dado. - La reacción de neutralización es
importante en numerosos procesos
industriales y biológicos.
- Escribe la fórmula del ion que es producido en
solución acuosa por:
- Un ácido
- Un álcali.
- Escribe la ecuación iónica para la
reacción entre un ácido y un
álcali.
- Nombra una sal soluble que puede ser preparada por la
acción de un ácido y un
álcali.
d) Nombra otra sal soluble que puede prepararse por la
acción de un ácido sobre un carbonato.
- ¿Cuál de los siguientes compuestos es
uno de los responsables de las llamadas lluvias
ácidas?
- óxido de aluminio
- trióxido de azufre
- óxido de zinc.
Argumenta tu selección.
- El bromuro de calcio se prepara añadiendo
carbonato de calcio en exceso sobre una solución de
ácido bromhídrico, según la
ecuación:
HBr(ac) + CaCO3(s) = CaBr2(ac) +
CO2(g) + H2O(l)
- ¿Qué observaciones podrías hacer
cuando se efectúa la reacción?
- De acuerdo con la ecuación, ¿qué
masa del bromuro de calcio se obtiene al reaccionar 2 mol de
HBr con 1 mol del carbonato de calcio?
- Este bromuro se emplea por su acción sedante
en el tratamiento de trastornos nerviosos. Si la dosis que se
administra es de 0,3 g y se parte de una solución de
concentración másica de 15 g.L-1,
¿qué volumen se debe
utilizar?
- En un estante de laboratorio
la etiqueta de dos frascos se dañaron y ahora solo se
puede leer …SO4. En el cuaderno de registro
aparecen reportadas las disoluciones de
Na2SO4 y de H2SO4.
¿Qué simple ensayo nos
permite distinguir el contenido de cada frasco?
Explica. - ¿Cuál de las sales siguientes no puede
ser preparada por la reacción entre la solución
del ácido correspondiente y un metal? Argumenta tu
selección.
- ¿Cuál de las sustancias relacionadas
podría usarse para probar la presencia de iones
Cl- en una solución ácida?
- carbonato de calcio
- magnesio
- hidróxido de sodio
- nitrato de plata
Justifica tu selección.
- El petróleo crudo puede llegar a presentar
un alto contenido de impurezas de azufre. Este azufre debe
eliminarse antes de usarse el
petróleo en las Termoeléctricas.
¿Qué problemas se
derivan de usar un petróleo con alto contenido de azufre.
Ilustra tus argumentos con las ecuaciones químicas
correspondientes. - El sulfato de hierro (II)
se emplea en el tratamiento de anemias asociadas a la falta de
hierro en el organismo.
- Escribe la ecuación química que
representa la preparación de esta sal a partir del
ácido sulfúrico y otra sustancia que consideres
necesaria.
- En farmacia veterinaria se prepara un jarabe que
contiene 20 g de esta sal en medio litro de disolución.
¿Cuál es la concentración másica de
esta disolución?
c) Si la dosis diaria recomendada para cerdos es de
0,8 g ¿qué volumen de la
disolución debe ser incorporado a su alimentación?
- Describe las observaciones que podrías hacer
cuando el ácido sulfúrico reacciona
con:
- zinc metálico
- solución de hidróxido de
sodio - carbonato de cobre
(II) - papel de litmus azul.
- Establece, dando todos los detalles prácticos,
cómo podrías obtener cristales puros de sulfato
de cobre (II) de una muestra de
estos cristales contaminados con carbonato de cobre
(II). - Sugiere una explicación para las observaciones
siguientes:
- Cuando una disolución de ácido
sulfúrico es exactamente neutralizada por una
solución de hidróxido de sodio la mezcla
resultante es muy buena conductora de la corriente
eléctrica. - Cuando la disolución de ácido
sulfúrico se neutraliza exactamente con solución
de hidróxido de bario la mezcla resultante es muy pobre
conductora de la corriente
eléctrica.
7. La Tabla
Periódica.
Sumario:
La ley
periódica de Mendeleev y la expresión actual de
Moseley.
Grupos y
períodos. Información que aportan sobre la estructura de
los elementos.
El número de oxidación y la posición en la
tabla.
- La historia de los grandes
descubrimientos es una epopeya llevada a cabo por
personalidades y comunidades científicas en una
época dada:
a) Dmitri Mendeleev (1834-1907) es considerado el padre
de la Tabla
Periódica.
Su descubrimiento de la Ley
Periódica data de 1869. ¿Qué edad
tenía entonces el célebre científico
ruso?
- John Dalton en 1803 había desarrollado las
principales ideas de la teoría atómica que aún hoy
son importantes: "cada elemento tiene su propia clase de
átomo
y los átomos de distintos elementos difieren en su
masa". ¿Cuántos años transcurrieron desde
su genial teoría y el descubrimiento de
Mendeleev?
- ¿Qué propiedad de
los átomos fue utilizada por Mendeleev para ordenar los
elementos químicos en su tabla?
- En 1899, Thomsom descubre el electrón como
partícula subatómica demostrando que el átomo no
es indivisible, sino posee una estructura
interna compleja. ¿Cuántos años pasaron
antes que la hipotésis de Dalton fuera refutada por la
práctica?
e) Rutherford en 1911 propone un modelo de
átomo en el cual la carga positiva y la masa se concentran
en su núcleo. Un año después, Moseley,
discípulo de Rutherford, de acuerdo con resultados
experimentales deduce que es el número atómico (la
carga nuclear) la propiedad
fundamental del átomo. En 1913, Bohr propone el modelo
atómico planetario que en sus rasgos principales llega
hasta nuestros días.
Construye un diagrama de
barras que represente la diferencia en años entre uno y
otro descubrimiento, desde Dalton hasta Thomson.
¿Qué puedes inferir de su carácter?
- La posición del elemento químico en la
tabla periódica ofrece una valiosa información que debes aprender a
extraer.
- Selecciona la respuesta correcta a la pregunta:
¿por qué el sodio y el cloro están en el
mismo período de la Tabla Periódica? Argumenta tu
selección.
- Los números atómicos del sodio y el
cloro difieren en menos de 8. - El sodio es un metal activo y el cloro un no
metal. - Los átomos de ambos elementos tienen la
tercera capa electrónica como la más
externa.
- Señala una aplicación práctica
para la sustancia elemental dicloro.
- ¿Cuál de las afirmaciones siguientes es
correcta acerca de los elementos cloro, bromo y
yodo?
- Ellos están en el mismo período de la
tabla periódica. - Poseen un electrón en su último
nivel. - Presentan como número de oxidación
superior 6+.
- El número de oxidación que puede
presentar un elemento, en sus distintas combinaciones, depende
del número de electrones de la capa exterior y por tanto
de la posición que ocupe en la Tabla
Periódica.
- Un elemento presenta número de
oxidación 2-, 4+ y 6+, ¿en qué grupo de la
Tabla Periódica podría estar ubicado? - Identifica en la Tabla qué elemento
podría ser y relaciona los usos que presenta como
sustancia simple.
- Un esfuerzo de memoria
sólo conviene hacerlo cuando de elementos comunes se
trata.
- Selecciona cuál de los elementos relacionados
forma un óxido de fórmula
X2O3 y XO: Aluminio; calcio;
hierro. - Relaciona las aplicaciones prácticas que
presentan los metales
indicados.
- Cuando el dicloro gaseoso se combina directamente con
un sólido caliente Y, se forma un sólido blanco
YCl3, ¿qué sustancia pudiera ser
Y?: Aluminio; carbón; potasio. Justifica tu
selección.- Los óxidos de los elementos a lo largo del
período desde el sodio al cloro en la tabla
periódica:
- Son todos sólidos a temperatura
ambiente. - Se hacen más ácidos y
menos básicos. - Son todos compuestos iónicos.
Argumenta tu selección y, de ser posible, ilustra
mediante ecuaciones tu afirmación.
- ¿Cuál de las afirmaciones siguientes
son comunes para el calcio, sodio y potasio:
- Son todos metálicos
- Sus átomos todos pierden 2 electrones para
formar sus iones - Forman todos carbonatos solubles.
- El número atómico del azufre es 16 y el
del selenio es 34. ¿Cuáles de las afirmaciones
siguientes son correctas?
- Los átomos de ambos elementos tienen seis
electrones en su última capa. - Ambos elementos forman iones negativos
(S2- y Se2-). - Los núcleos de los átomos de S tienen
16 protones y del selenio 34 protones. - Relaciona dos usos que presenta el octazufre e indaga
las aplicaciones del selenio.
- Tres elementos X, Y y Z tienen un incremento
consecutivo del número de protones. Si la sustancia X es
un gas
noble:
- ¿Cuál podría ser el
símbolo para el ion del elemento Z?:
- Z-; II) Z2-, III)
Z+2.
- Selecciona un gas noble en la tabla y de acuerdo con
sus propiedades, sugiere sus posibles aplicaciones
prácticas.
- Usa la Tabla Periódica para responder a las
preguntas siguientes sobre el elemento germanio de
número atómico 32.
- ¿En qué grupo
está ubicado? - ¿Cuántos electrones posee en el
último nivel? - ¿Cuántos protones y neutrones presenta
su núcleo atómico. - ¿Podría esperarse que sea un metal o un
no metal? Argumenta tu respuesta. - Escribe la fórmula para la sustancia compuesta
por cloro y germanio. ¿Será un compuesto
iónico o covalente? Revisa en un manual su
temperatura de fusión. - Indaga sobre las aplicaciones del germanio en una
enciclopedia de Ciencias o
en la Enciclopedia electrónica de Encarta.
- Las letras U, V, W, X, Y y Z representan miembros
consecutivos de la Tabla Periódica. Los elementos pueden
formar compuestos en los cuales sus números de
oxidación son: U: 4+; V: 5+; W:
6+; X: 7+; Y: cero (no forma compuestos);
Z: 1+.
- ¿En qué grupo de la Tabla
Periódica podría esperarse se ubica el elemento Y
y en cuál el elemento X?
- ¿Cuál es la fórmula del
óxido del elemento W, en el que el número de
oxidación de W es 6+?
c) ¿Cuál es la fórmula del
compuesto formado entre los elementos X y Z? ¿què
enlace se establecerá entre estos átomos en este
compuesto?
- Un elemento E forma un cloruro EClx que
tiene un punto de fusión
de -78 oC y un punto de ebullición de 59
oC.
Establece, argumentando tu predicción:
- El estado
físico de EClx a la temperatura ambiente (25
oC) - El tipo de enlace establecido entre los átomos
de este cloruro - Si el elemento E será un metal o un no
metal.
- La tabla muestra las
estructuras
electrónicas de seis elementos U a Z.
elemento estructura electrónica
U………………….. 2,1
V………………….. 2,2
W…….…………… 2,4
X…….……………. 2,8,7
Y…….……………. 2,8,8
Z…….…………….. 2,8,8,1
- Escribe las letras que se corresponden a:
- Dos elementos en el mismo período de la tabla
periódica - Un gas noble.
- Un metal del grupo I.
- Un elemento que forma un ion negativo.
- Dos elementos en el mismo grupo.
- ¿Qué tipo de enlace cabe esperar se
establezca entre U y X?
Resumen:
La colección de ejercicios y problemas que
proponemos para el aprendizaje de
la Química en el nivel medio básico presentan como
orientaciones didácticas:
- La búsqueda activa del conocimiento.
- La independencia y la socialización en el aprendizaje.
- La contextualización del conocimiento
químico en el entorno cercano. - La relación interdisciplinaria de las ciencias
naturales. - El ejercicio sistemático de la
reflexión valorativa.
Pone especial acento en el sistema de
símbolos y conceptos que constituyen el núcleo duro
del lenguaje de la
Química.
Por el variado nivel de complejidad de las tareas puede servir
para la preparación elite o para la ejercitación
que comprenda la asimilación de una cultura
elemental en esta disciplina.
Autor:
MSc. Rolando Delgado Castillo. Prof. Departamento de Física
Química.
Universidad de
Cienfuegos.
MSc. Víctor Sánchez Rodríguez. Prof.
Departamento de Química Biología.
Instituto Superior Pedagógico de Cienfuegos.
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