PROBLEMA CON PARTÍCULAS ATÓMICAS

El elemento A forma un catión monovalente que es iso electrónico con el anión que forma

el elemento X. Sabiendo que el elemento X es un halógeno y que uno de sus isótopos

tiene 20 neutrones, identificar a los elementos A y X con sus símbolos.

  A ⁺ catión monovalente

X^- anión halógeno

Al perder un electrón A es iso electrónico de X^-

Se trata de un halógeno y el siguiente elemento alcalino (al ganar uno un electrón y el otro perderlo quedan con la misma cantidad, sus números atómicos difieren en 2).

Hay varias opciones ,por ejemplo flúor y sodio o cloro y potasio.

Al indicar que uno de los isótopos tiene 20 neutrones, la respuesta correcta es

el cloro y el potasio.

Para saber más sobre este tema y otros, te esperamos en nuestro nuevo sitio: Química para todos:  para estudiantes, química cotidiana,  ciencia para chicos. Problemas resueltos, descarga gratuita de apuntes y tutoriales.

INDIO, UN METAL DE GRANDES USOS

Metal de bajo punto de fusión, plateado similar al galio y aluminio. Debe su nombre al color índigo de la raya que lo caracteriza en espectroscopía.

Es un elemento poco abundante, se obtiene como subproducto en la extracción del cinc.

Se emplea para formar películas lubricantes. Se ha utilizado en la segunda guerra como recubrimiento de motores de aeronaves de alto rendimiento, más tarde como semiconductor (fosfuro de indio) sin embargo su uso más reciente, como óxido de indio y estaño (ITO),  es en televisores LCD y pantallas de celulares, tablets, GPS y paneles solares.

Se estima que el indio se agotará alrededor del 2035 por lo que se están investigando alternativas para el uso en pantallas. Una opción viable es el grafeno.

PROBLEMA RESUELTO DE PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

• Cuántos ml de solución de H3PO4 85 % p/p, densidad = 1,70 g/ml, se necesitan para preparar 500 ml de solución 2,00 M? 

Se debe trabajar con la misma unidad de concentración por lo que es necesario pasar 85 % p/p a molaridad.

Se tiene 85 g ácido /100 g solución, en primer lugar es necesario convertir la masa de solución (100 g en ml, para lo cual se cuenta con la densidad como dato)

Volumen solución = 100 g / 1,70 g/ml = 58,82 ml

Molaridad = moles / litros solución

Moles = masa / masa molar = 85 g / 98 g/mol = 0,87 moles

Molaridad = 0,87 moles / 0,0588 l = 14,80 M

Para hallar el volumen de la solución concentrada:

C1 x V1 = C2 x V2

Reemplazando: V1= 0,5 l x 2 M / 14,80 M = 0,06757 l = 67,57 ml de solución concentrada 14,80 M.

EL RODIO

El rodio es uno de los elementos más caros.  Ocurre porque tiene usos muy específicos y es  poco abundante y difícil de obtener. La producción anual es de aproximadamente 8 toneladas.

Puede hallarse en estado natural, especialmente en minas de platino.

Como todos los metales de transición tiene un elevado punto de fusión, gran resistencia a los ácidos incluida el agua regia a temperatura ambiente. Sólo es atacado por los ácidos sulfúrico y bromhídrico calientes, por el hipoclorito de sodio y los halógenos libres a altas temperaturas.

Es un muy buen catalizador de la hidrogenación y de la reformación de hidrocarburos. Se utiliza para endurecer platino y paladio, en bujías de encendido de aeronaves, en crisoles de laboratorio y en láminas de fibra de vidrio.

Se usa también en aplicaciones para contactos eléctricos y después de galvanizado en espejos y reflectores  gracias a su resistencia al desgaste y brillo permanente. En joyería, sobre oro blanco o plata da más lustre y un blanco más intenso.

USOS DEL GALIO

El galio es un sólido blanco plateado por debajo de 29, 8 ° C, temperatura a la que se funde. Es un subproducto de la producción de aluminio o cinc.

Da muy buen resultado como semiconductor y en la fabricación de diodos LED y láser. Es un componente de algunos paneles solares.

Se usa como estabilizador del plutonio en armas nucleares. Se utiliza también en la producción de espejos. Una aleación de galio, indio y estaño llamada galinstano se usa en termómetros sustituyendo al mercurio.

Las sales de galio tienen aplicaciones médicas y algunos isótopos se usan en medicina nuclear.

HIDRÓGENO. PROPIEDADES Y USOS

Explosión en dirigible Hindenburg

El hidrógeno es el más liviano de los elementos. En condiciones normales es un gas incoloro, insípido e inodoro. Ampliamente distribuido en el universo, forma parte del agua y la mayoría de los compuestos orgánicos.

Se presenta en tres formas isotópicas: protio (masa 1), deuterio (masa 2) y tritio (masa 3).

El hidrógeno es poco reactivo a temperaturas bajas, sin embargo en presencia de catalizadores o a altas temperaturas se vuelve muy reactivo.

Es extremadamente inflamable.  Muchos metales absorben hidrógeno.

El hidrógeno molecular es diatómico pero a temperaturas elevadas  se disocia  en átomos libres.

El hidrógeno atómico es un reductor fuerte, aún  a la temperatura ambiente. Reacciona con los óxidos y los cloruros de muchos metales como  la plata, el cobre, el plomo y el mercurio para producir los metales libres.

Reacciona con metales y no  metales para producir hidruros. También reacciona con compuestos orgánicos para producir otros compuestos. Con el oxígeno forma agua, en una reacción catalizada por platino. Con el nitrógeno forma amoníaco.

Los óxidos de muchos metales son reducidos por el hidrógeno a temperaturas elevadas para obtener el metal libre u otro óxido. En presencia de un catalizador adecuado, el hidrógeno reacciona con compuestos orgánicos no saturados adicionándose al enlace doble.

USOS

El uso más importante del hidrógeno es la síntesis de amoníaco. También se utiliza en la refinación del petróleo, en el craking y en el proceso de eliminación de azufre.

La industria alimenticia utiliza el hidrógeno para obtener margarinas por hidrogenación catalítica de aceites vegetales.

Grandes cantidades de hidrógeno se emplean en la manufactura de productos químicos orgánicos, como combustible de cohetes y como propulsor de cohetes impulsados por energía nuclear.

Se utilizó en globos aerostáticos y dirigibles pero fue reemplazado por helio por ser altamente inflamable y explosivo.

PROBLEMA CON MOLES Y NÚMERO DE ÁTOMOS

Una muestra de CH₄ contiene igual número de moléculas que 238 g de PH₃.

Calcular el número de átomos de hidrógeno presentes en la muestra de CH₄

Si tiene igual número de moléculas significa que la cantidad de moles es la misma:

n = 238 g / 17 g/mol = 14 moles de PH₃ y por lo tanto  14 moles de CH₄

En cada mol de CH₄ hay 1 mol de átomos de C y 4 moles de átomos de H.

En total 4 x 14 = 56 moles de átomos de H

Como 1 mol son 6 x 10 ²³ átomos se tienen 56 x 6 .10²³ átomos de hidrógeno 

PROBLEMITAS CON SOLUCIONES

¿Qué cantidad de H₂SO₄ (ácido sulfúrico) hay contenida en 100 ml de disolución 0,2 M de dicho ácido ?

Hay 0,1 l x 0,2 mol / l = 0,02 moles

0,02 moles x 98 g / mol = 1,96 g

Para preparar la disolución del problema anterior se dispone de ácido comercial 96 % y densidad 1,84 g/cm³. Calcula el volumen de ácido que se debe incluir para obtener 100 cm³ de disolución 0,2 M.

 C1 x V1 = C2 x V2

Hay que expresar las concentraciones en la misma unidad

96 % p/p = 96 g / 100 g solución

V solución = masa / densidad = 96 g / 1,84 g / ml = 52,17 ml = 0,052 l

Molaridad = moles soluto / litro solución

Moles = masa / masa molar = 96 g/ 98 g/mol = 0,98 moles

Molaridad = 0,98 moles / 0,052 l = 18,85 M

V1 = 0,2 M x 0,1 l / 18,85 M = 0,00106 l = 1,1 ml

INDICADORES NATURALES ÁCIDO - BASE

Uso de plantas como indicadores naturales de acidez.

CUÁNTAS PARTÍCULAS HAY EN UNA MASA DETERMINADA? CONCEPTO DE MOL.

Cuántas moléculas de agua hay en un trago?  Para hacerlo más amplio, porque no todas las partículas que forman las sustancias son moléculas, cómo hallar el número de partículas que hay en una masa determinada de sustancia?

Hay que introducir el concepto de mol.  El mol es una unidad muy útil en química donde las cantidades que se manejan son  extremadamente grandes o muy, muy pequeñas. Se considera que un mol de partículas comprende  6 x 10 ²³ unidades. Un número muy grande!!! Ese número es el Número de Avogadro (N)

Por otra parte el peso molecular de una sustancia expresado en gramos es el peso de un mol de partículas de esa sustancia.

Es decir que si la masa de un mol de agua es 18 gramos, esa es la masa de

 6 x 10 ²³ moléculas. A partir de esa relación pueden plantearse problemas para hallar la cantidad de moléculas presentes en una determinada masa y viceversa.

El planteo es el mismo cuando se trata de sustancias iónicas. Por ejemplo la sustancia cloruro de sodio está constituida por los iones  sodio y cloro. En 58,5 g de sustancia se tienen 23 g de ión sodio y 35,5 g de ión cloro.

En 23 gramos de sodio hay 6. 10 ²³ partículas (iones) de sodio y en 35,5 de cloro 

6. 10 ²³ iones de cloro.

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TABLA PERIÓDICA. EN BUSCA DE LA REGULARIDAD

Desde la antigüedad se conocían algunos elementos como el oro, la plata, el cobre... Articulo completo en Tabla Periódica

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FLÚOR

El flúor se halla en el grupo 17 (halógenos), período 2 de la tabla. Es el elemento más electronegativo y por lo tanto muy reactivo, con mucha tendencia a tomar un electrón para adquirir así la configuración del neón.

En estado elemental es un gas amarillo verdoso, una molécula diatómica en la que los átomos se unen con un enlace covalente simple. Debido a su reactividad no se halla libre en la naturaleza sino principalmente como sales de los metales alcalinos y alcalinos térreos.

La reactividad del flúor difiere de la del resto de los halógenos. Reacciona con el oxígeno, el hidrógeno y el agua.  El ácido fluorhídrico es débil, mientras que los restantes hidrácidos son fuertes.

El flúor reacciona con una disolución fría de hidróxido de sodio para producir difluoruro de oxígeno.

Forma sales con gran parte de los metales.

Usos

Se agregan compuestos fluorados (como NaF) a los dentífricos y al agua potable en pequeñas cantidades para prevenir las caries.

El hexafluoruro de uranio (UF₆) se utiliza en el proceso de separación de los isótopos de uranio.

Distintos compuestos de flúor se utilizan en revestimientos anti-reflectantes, en la fabricación de pantallas de plasma en medicamentos y anestésicos. También se usan en sistemas de refrigeración y aire acondicionado.

El ácido fluorhídrico se utiliza para grabar vidrio.

Un uso muy importante del flúor es la fabricación de teflón.

Una gran cantidad del flúor producido comercialmente se usa para hacer hexafluoruro de azufre, un aislante eléctrico. 

HALÓGENOS O GRUPO 17

Los elementos del grupo VIIA, actualmente grupo 17, se denominan halógenos (formadores de sales). Son no metales que se caracterizan por tener siete electrones en el último nivel, lo que los hace muy electronegativos y reactivos por lo que no se encuentran en estado libre en la naturaleza sino mayoritariamente como haluros alcalinos y alcalinos térreos. Tienen la configuración electrónica externa ns² np⁵ .

Los dos primeros elementos del grupo, el flúor y el cloro son gases, el bromo es líquido y el yodo y el astato sólidos.

Se presentan en moléculas diatómicas, con la fórmula general X₂.

Reaccionan con el oxígeno, formando óxidos inestables. El flúor reacciona con el agua mientras que los restantes se disuelven en ella.

Con el hidrógeno forman haluros de hidrógeno que en agua manifiestan carácter ácido (hidrácidos). Con los metales forman haluros metálicos.

Usos

Compuestos de flúor se agregan al agua para prevenir las caries. También  se utiliza en la fabricación de  freón y teflón.

El cloro tiene un amplio uso industrial y doméstico debido a sus propiedades desinfectantes y blanqueadoras, por ejemplo en el proceso de potabilización del agua, blanqueado de pulpa de papel, etc.

El yodo es esencial para el funcionamiento de la tiroides por lo que para asegurarse su consumo se agrega a la sal en las zonas alejadas del mar. 

GRUPO DEL OXÍGENO O GRUPO 16

El grupo ha recibido también los nombres de calcógeno (formador de minerales) y anfígeno (formador de ácidos y bases), actualmente se denomina GRUPO 16.

 Los elementos de este grupo se caracterizan por tener 6 electrones en el último nivel, con la configuración electrónica ns² np⁴.

El oxígeno es un gas muy abundante y los restantes son sólidos, menos comunes. El oxígeno y  el azufre son no metales. A medida que se avanza en el grupo aumenta el carácter metálico, siendo el polonio un metal pesado e  inestable.

 El oxígeno es una molécula diatómica O₂,  el azufre y el selenio octa-atómicas S₈ y Se₈. Los restantes tienen estructuras tridimensionales.

El oxígeno y el azufre se hallan en estado nativo o formando gran cantidad de compuestos, principalmente óxidos, sulfuros y sulfatos.

El oxígeno se extrae del aire o por reducción de óxidos. El selenio y el teluro se obtienen como subproductos de los barros anódicos. El polonio se obtiene bombardeando bismuto con neutrones.

Los elementos del grupo, especialmente el oxígeno, reaccionan con los no metales formando una gran cantidad de compuestos moleculares.

Al reaccionar con los metales forman óxidos, sulfuros, seleniuros y telururos, aceptando  dos electrones (O^-2, S^-2, Se^-2, Te^-2)  en una unión iónica.

No reaccionan con el agua y, excepto el azufre, no reaccionan con las bases. Con el oxígeno forman dióxidos y éstos con el agua generan  los oxácidos correspondientes.

 El oxígeno es fundamental en todos los procesos de oxidación como y el  metabolismo de los seres vivos. El azufre tiene un amplio uso industrial.  El selenio y teluro se utilizan en semiconductores. 

CÓMO RECONOCER Y NOMBRAR A LAS SALES OXIGENADAS

Las sales se forman a partir de un ácido y un hidróxido.   Es una reacción de neutralización.

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CÓMO RECONOCER Y NOMBRAR A LOS HIDRÓXIDOS Y OXÁCIDOS

En el caso de los hidróxidos es muy simple por cuanto la cantidad de OH^- que tiene coincide con el número de oxidación del metal. Una vez que se haya identificado éste, se le da el nombre con la nomenclatura elegida.

Ejemplos

Pb (OH)₂: hidróxido  plumboso  (2 es el menor número de oxidación), hidróxido de plomo (II) o dihidróxido de plomo.

Fe (OH)₃ : hidróxido férrico (3 es el mayor número de oxidación del hierro), hidróxido de hierro (III) o trihidróxido de hierro)

Oxácidos

Se los reconoce porque tienen la siguiente fórmula general:

H_xNO_y  se ordena según electronegatividad creciente, primero el hidrógeno, luego el  no metal y por último el  oxígeno.

Para nombrarlos es necesario determinar cual es el número de oxidación del  no metal. Para ellos se tiene en cuenta que la suma total debe ser  0 y que el hidrógeno tiene +1 y el oxígeno -2.

Ejemplo:

H₂SO₄ :  2. (+1) + S + 4.(-2) = 0 

S = -2 + 8 = 6

Como 6 es el mayor número de oxidación del azufre se trata del ácido sulfúrico según la nomenclatura tradicional.

ORO

mina de oro 

Probablemente es el oro la sustancia que más desvelos ha provocado en la historia de la humanidad. Sus propiedades especiales fueron reconocidas desde la antigüedad y desde entonces fue utilizado para construir los objetos más valiosos.

Los alquimistas intentaron durante siglos obtenerlo a partir de otros metales más baratos y abundantes como el plomo.

Más tarde fue adoptado como moneda en numerosos países y actualmente es una medida de la riqueza de varios, que respaldan su moneda en oro.

Propiedades

 Es el más dúctil y maleable de todos los metales. Muy buen conductor térmico y de la electricidad. Su uso en joyería radica en su escasa reactividad. Solo es soluble en una mezcla de ácidos llamada agua regia, en cianuros y agua de cloro.

Como es un metal blando, muy fácil de trabajar, cuando se requiere mayor dureza se lo alea con otros metales. La pureza del oro se expresa en quilates siendo 24 cuando es oro puro. Si el oro es 18 por ejemplo, significa que tiene 6 partes de otro metal, no necesariamente de menor valor (cobre por ejemplo) sino que también puede ser platino. Según el metal con el que está aleado se tiene oro amarillo, oro rosa, oro blanco, oro gris, oro verde, oro rojo.

Tiene una alta resistencia a la acción del aire, el calor, la humedad, la corrosión, permaneciendo inalterado. Tiene también una densidad y punto de fusión elevado.

Obtención

Dada su escasa reactividad se encuentra en estado nativo en la naturaleza, muchas veces en el lecho de los ríos, pero generalmente se halla en pequeñas inclusiones en algunos minerales, vetas de cuarzo, pizarra, rocas metamórficas y depósitos aluviales originados de estas fuentes. El oro está ampliamente distribuido y a menudo se encuentra asociado a los minerales cuarzo y pirita.

Se extrae con cianuro, una de las pocas sustancias con las que reacciona. Esto ha generado conflictos ambientales debido al manejo del cianuro y riesgo de contaminación del suelo y cursos de agua.

Usos

•Se utiliza en comunicaciones, naves espaciales y motores de aviones a reacción.

•Debido a su muy buena conductividad y resistencia a la oxidación se colocan capas

finas sobre las conexiones eléctricas para asegurar buena conducción y baja resistencia.

•Se emplea en odontología en amalgamas y pernos.

•El oro coloidal se estudia con fines médicos y biológicos.

•Se emplea en la acuñación de monedas, en joyería y en la fabricación de objetos y

piezas que deban permanecer inalterados a lo largo del tiempo.

•Se utiliza también como recubrimiento protector en satélites porque refleja muy

bien la luz infrarroja.

FÓSFORO

La historia del fósforo comenzó en el año 1669 cuando Brandt, un alquimista alemán que trabajaba con orina intentando hallar la piedra filosofal (principio que permitiría transformar a los metales en oro o plata), descubre después de un trabajoso proceso que inició con el estacionamiento de la orina por semanas, un residuo blanco que brillaba en la oscuridad y ardía con llama brillante. Este elemento recibió años más tarde el nombre de fósforo (portador de luz).

El fósforo es un elemento muy reactivo, ubicado en el grupo V (15) de la tabla periódica. Gracias a su reactividad no se halla en estado nativo en la naturaleza sino como fosfatos inorgánicos. En el organismo cumple un rol importante en el transporte de energía como ATP (adenosín tri fosfato).

Se presenta en varias formas alotrópicas de las cuales las más conocidas son la blanca, la roja y la negra.

El fósforo blanco es una molécula tetraédrica, P4, de bajo punto de fusión como todos los sólidos moleculares. De aspecto ceroso, es soluble en solventes orgánicos como el sulfuro de carbono e insoluble en agua.

Por calentamiento del fósforo blanco hasta alrededor de 300 ° C en ausencia de aire, se obtiene el fósforo rojo. Este es un sólido amorfo y denso, con un punto de fusión de 600 °C. Es estable, se puede almacenar en presencia de aire y arde a alrededor de 400 ° C.

El fósforo negro, muy estable se obtiene calentando a presión elevada el fósforo blanco.

Usos

El fósforo blanco es muy inflamable y extremadamente venenoso. Se ha utilizado como arma química y para hacer cortinas de humo. Se dejó de utilizar en la fabricación de cerillas por el peligro que implicaba su manipulación y por provocar necrosis en la mandíbula de las trabajadoras.

El fósforo rojo se utiliza para fabricar cerillas, aunque no en la cabeza (mezcla de cloruro de potasio y sulfuro) sino en el rascador. Al frotar se produce la combustión del fósforo generando luz y calor.

El fósforo negro tiene un gran futuro en la electrónica, funcionando muy bien como transistor, especialmente luego de que investigadores irlandeses lograran la técnica para conseguirlo en grandes cantidades. Se estima que también sería muy útil para desarrollar interruptores ópticos, sensores de gas y paneles solares.

ANTIMONIO. PROPIEDADES Y USOS

antimonio

El antimonio es un elemento semi-metálico que presenta una forma metálica estable y dos formas no metálicas. 
Artículo completo en Antimonio, propiedades y usos    

GRUPO V O DEL NITRÓGENO

También llamado grupo del  nitrógeno o grupo 15. Estos elementos se caracterizan por tener cinco electrones en el último nivel con  la configuración electrónica externa: ns²np³. De los  elementos del grupo,  el nitrógeno y el fósforo son no metales, el arsénico y el antimonio metaloides y el bismuto un metal.

El nitrógeno es un  gas di-atómico. Como la molécula tiene un enlace triple es muy estable, sin embargo forma un gran número de compuestos con el oxígeno y el hidrógeno. La mayoría de los compuestos de nitrógeno son covalentes, pero si se calienta con ciertos metales forma nitruros iónicos tomando tres electrones (N^-3).

El fósforo (P₄)  también reacciona con el oxígeno formando varios óxidos, los más comunes son P₄O₆ y P₄O₁₀.

El bismuto reacciona con O₂ y con halógenos.

El antimonio difiere de los metales normales por tener una conductividad eléctrica menor en estado sólido que en estado líquido.

MAGNESIO

magnesio

El magnesio pertenece al grupo de los elementos alcalinos térreos. Es un metal blanco plateado, muy liviano que forma aleaciones de buenas propiedades estructurales con varios metales.

Sus minerales son muy abundantes en la naturaleza, se halla en minerales como la dolomita y la magnesita (carbonato de magnesio), en las aguas de mar o subterráneas. Es el responsable, junto al calcio, de la dureza del agua que provoca depósitos en cañerías y tuberías.

Propiedades

El magnesio es un metal muy reactivo como todos los del grupo II. Desplaza al hidrógeno del agua en ebullición y se quema con el oxígeno con llama blanca intensa.

Su óxido reacciona fácilmente con el agua para dar hidróxido.

Se utiliza para obtener muchos metales por reducción de sus compuestos. Reacciona con los no metales y la mayoría de los ácidos dando sales.

Es un buen catalizador de reacciones orgánicas como la condensación, adición o deshalogenación.

Usos

Uno de los usos más importantes del magnesio es como reactivo de Grignard, en la obtención de compuestos orgánicos.

Forma aleaciones con el aluminio, manganeso y cinc.

La magnesita y la dolomita son utilizadas para obtener el magnesio metálico y ladrillos refractarios. El carbonato se utiliza también en extintores de incendio y productos a prueba de fuego y como agregado a la sal de mesa para que escurra mejor.

El hidróxido de magnesio (leche de magnesia) se emplea como laxante y antiácido.

El magnesio es esencial para el ser humano. La mayor parte se encuentra en los huesos. Los iones son cofactores de muchas enzimas. También tiene un papel estructural como estabilizador de la estructura de cadenas de ADN y ARN. Interviene en la formación de neurotransmisores, en la repolarización de las neuronas y en la relajación muscular

El magnesio actúa sobre la transmisión nerviosa, manteniendo sano al sistema nervioso. Se recomienda para el estrés y la depresión.

Contribuye a fijar el calcio y el fósforo en huesos y dientes. Es un antiácido y laxante suave. Interviene en el equilibrio hormonal y al actuar sobre el sistema nervioso favorece el sueño y la relajación.

ÁCIDOS Y BASES

Cómo puede hallarse el pH de una solución? Existen distintos métodos:

Por medio de cálculo conociendo la concentración inicial y si fuera un ácido o base débil la constante de disociación (Ka o Kb), analíticamente por medio de una volumetría ácido – base utilizando un indicador adecuado para el punto final, o por medio de un peachímetro.

Por medio de cálculo: datos necesarios, concentración inicial (en molaridad), constante de equilibrio si fuera un ácido o base débil.

Ejemplos:

Calcular  el pH de una solución 0,1 M de HCl (ácido clorhídrico) . Como es un ácido fuerte, se considera que se encuentra totalmente disociado a los fines del cálculo y siendo pH = -log (H3O+)  = -log 0,1 = 1 fuertemente ácido 

Calcular el pH de una solución 0,01 M de NaOH (hidróxido de sodio). Al tratarse de una base, debe hallarse el pOH. Como es fuerte, se considera totalmente disociada, de modo que la concentración de equilibrio de OH-  será igual a la inicial: 0,01

POH = -log 0,01 = 2   para sacar el pH, se debe recordar que pH + pOH = 14 o sea que en este caso:

PH  = 14 – 2 = 12 fuertemente alcalino, lo que habría de esperar en una base fuerte como el hidróxido de sodio. 

Por otra parte si se tratara de un ácido o base débil, debe tenerse en cuenta la constante de disociación (da la relación entre especies disociadas y sin disociar, o sea, idea de cuán disociado está) para hallar la concentración de equilibrio de H3O+  o OH-.

Ejemplos:

Cuál será el pH de una solución 0,01 M de ácido acético?  (ácido débil, Ka = 1,8 . 10-5) El pH sigue siendo: -log   (H3O+), lo que se halla de diferente manera es (H3O+):

pH = -log  √ Ci x Ka        

Siendo 

Ci : concentración inicial del ácido (0,01)

Ka: constante de disociación del  ácido (en tablas)

TABLA PERIÓDICA. En busca de la regularidad

Desde la antigüedad se conocían algunos elementos como el oro, la plata, el cobre, el plomo y el

mercurio. En el siglo 17 el alquimista  Henning Brand obtiene el primer elemento en laboratorio, el fósforo (buscando transformar la orina en oro para encontrar la piedra filosofal). Un siglo más tarde se conocen gases como el hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

A mediados de 1800 se conocían más de 50 elementos y los químicos comenzaron a buscar patrones entre sus propiedades. En principio se observó que existían familias con propiedades similares, como las del  sodio–potasio, cloro-bromo-yodo y calcio-bario-estroncio. Se trabajaba básicamente con el peso atómico y la capacidad de combinación de los elementos. En 1829 Dobereiner sostiene que existían grupos de tres elementos a los que llamó tríadas, en las que era posible relacionar los pesos atómicos con las propiedades químicas.

Algunos años después se habían descripto 20 tríadas, lo que marcaba claramente que existían patrones de regularidad. En 1864 Newlands ordenó los elementos según peso atómico creciente ( sin el Hidrógeno) y observó que cada 8 elementos se repetían las propiedades; por su similitud con las octavas del piano, estos grupos se conocieron como octavas de Newlands. En ese momento no se habían descubierto los gases nobles por lo que no fueron considerados. La regularidad se perdía a partir del calcio por lo que fueron descartadas.

La tabla periódica de los elementos fue propuesta por Mendeleiev y Meyer quienes, trabajando por separado, prepararon una ordenación de todos los 64 elementos conocidos, basándose en la variación de las propiedades químicas (Mendeleiev) y físicas (Meyer) con la variación de sus masas atómicas. A diferencia de las octavas de Newlands, en esta tabla los períodos (filas diagonales y oblicuas) no tenían siempre la misma longitud, pero a lo largo de los mismos había una variación gradual de las propiedades.

Si bien Mendeleiev había advertido que aún no se conocían algunos elementos para los que dejó el lugar en la tabla, prediciendo también algunas de suspropiedades, hubo algunos problemas años después al tratar de integrarlos a la tabla a medida que se iban conociendo los gases nobles, las tierras raras y los elementos radioactivos. Actualmente conocemos que el ordenamiento en la tabla periódica se hace en base al número atómico, es decir cantidad de protones en el núcleo que es a su vez igual a la cantidad de electrones en los átomos neutros. Como conclusión se puede afirmar que el ordenamiento depende de la estructura electrónica de cada  átomo y que las propiedades químicas dependen de esa estructura.

GRUPO III . LOS TÉRREOS

aluminio

Actualmente es el grupo 13.  Los elementos de este grupo, boro, aluminio, galio, indio y talio, se caracterizan por tener la configuración electrónica externa ns²np¹ .  El boro es un metaloide y el resto son metales.

Artículo completo en Los Térreos 

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GRUPO IV O GRUPO DEL CARBONO

Los elementos del Grupo IV A (actualmente Grupo 14) tienen propiedades muy variables según su ubicación dentro del grupo. El carbono por ejemplo es un no metal típico y forma uniones covalentes. El silicio y el germanio son metaloides y el estaño y plomo son metales.

Los tres primeros (C, Si y Ge) no forman uniones iónicas. Todos tienen números de oxidación 2 y 4, sin embargo en el carbono y el silicio predominan los compuestos de número de oxidación 4 (CO2 y SiO2) y en el plomo y el estaño, los de número de oxidación 2 (PbO y SnO).

Los elementos metálicos del grupo, el estaño y el plomo, no reaccionan con el agua pero sí con los ácidos como el clorhídrico (HCl), liberando hidrógeno.

USOS

Todos los elementos del grupo tienen amplios usos.

Carbono: su uso más importante se debe al poder calorífico de los hidrocarburos que forma y se utilizan ampliamente como combustibles. Una de sus variedades alotrópicas, el grafito, se usa combinado con arcilla en la mina de los lápices y como aditivo de lubricantes. Otra de las variedades alotrópicas, el diamante, se emplea en joyería y como elemento de corte. Es un elemento de aleación principal en los aceros. El isótopo 14C se emplea para datar la antigüedad de los fósiles. También se utiliza para filtrar y absorber.

Silicio: constituye el 28% de la corteza terrestre. Se utiliza en aleaciones, en la preparación de siliconas y en la industria cerámica. Debido a sus propiedades como semiconductor se emplea para fabricar chips. El dióxido de silicio (arena y arcilla) tiene un uso fundamental en la industria de la construcción. Como material refractario se emplea en cerámicos, vidriados y esmaltados.

Germanio: es un importante semiconductor que se usa en fotodetectores y transistores. Su uso se ve limitado por su elevado precio, pero se emplea en fibras ópticas, aleado con el silicio en circuitos integrados de alta velocidad, en espectroscopios y para endurecer aleaciones de magnesio, aluminio y estaño.

Estaño: debido a que no se oxida y es resistente a la corrosión se emplea para recubrir metales especialmente en latas de conservas. Junto al cobre constituye el bronce; aleado con el plomo se utiliza en soldaduras. Los compuestos de estaño se usan como fungicidas y en tintes y pigmentos.

Plomo: los usos más difundidos son en acumuladores, soldaduras, municiones y plomadas. Se utiliza en cubiertas de cables debido a su gran ductilidad. Su uso en pigmentos ha decrecido. Gran variedad de compuestos de plomo, como los silicatos y carbonatos se utilizan como estabilizadores de la luz y el calor en plásticos (cloruro de polivinilo). Los silicatos se emplean en la fabricación de esmaltes de vidrio y cerámica.

GRUPO II. ALCALINOS TÉRREOS

el magnesio arde con llama brillante

Los elementos del grupo II reciben el nombre de alcalinos térreos. Son el berilio, magnesio, calcio, estroncio y bario. Se caracterizan por tener 2 electrones en el último nivel electrónico ocupado. Tienen la configuración electrónica externa ns2. Son metales muy reactivos aunque menos que los elementos alcalinos (grupo I). 
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GRUPO I. METALES ALCALINOS.

Sodio metálico en agua.

Los elementos del GRUPO I se conocen con el nombre de ALCALINOS. Son el litio, sodio, potasio, cesio, rubidio y francio.

Se caracterizan por tener un electrón en el último nivel lo que los hace muy reactivos porque tienden a perderlo, adquiriendo carga positiva. La configuración electrónica externa es ns1.

Al ser tan reactivos no se encuentran en la naturaleza en estado libre sino como óxidos, sales, hidróxidos, etc.

Son metales blandos, de baja densidad. Tienen gran poder reductor y algunos de ellos, como el sodio, deben conservarse en aceite debido a que reaccionan con el  agua. En disolución acuosa tienen propiedades básicas.

Reactividad

Reaccionan con los halógenos y el azufre para formar sales. Con el agua dan hidróxidos y con el hidrógeno forman hidruros.

La reacción del sodio y el litio con el agua genera luz y la de los restantes elementos es violenta

Obtención

Se obtienen por electrólisis de sus sales fundidas.

USOS

El litio debido a su potencial reductor se utiliza en pilas, para la síntesis de aluminios de gran resistencia, para esmaltar cerámica, para producir vidrios En bioquímica es un componente del tejido nervioso y su carencia produce trastornos psiquiátricos.

El sodio se utiliza en la industria textil pues sus sales tienen poder blanqueador. Como soda caústica se usa para obtener jabón. El vapor tiene una luz amarilla intensa que se usa en lámparas.

El potasio se utiliza para producir jabones, vidrios y fertilizantes. Es vital para la transmisión del impulso nervioso.

El cesio es el principal componente de células fotoeléctricas.

QUÉ DIFERENCIA EXISTE ENTRE NÚMERO DE OXIDACIÓN Y VALENCIA?

La valencia son los electrones que ese átomo pone en juego en un enlace. Son los electrones que se ganan, pierden o comparten. La valencia a diferencia del número de oxidación, no tiene signo.


El número de oxidación tiene signo porque considera a las uniones como iónicas por lo tanto es positivo si el átomo pierde electrones o los comparte con un átomo que tenga tendencia a ganarlos ( más electronegativo). Es negativo si el átomo gana electrones o los comparte con otro que tenga menor electronegatividad.

En el caso del ejemplo, los dos átomos (calcio y oxígeno) tienen valencia 2, pero el número de oxidación del calcio es +2 (pierde electrones) y el del oxígeno -2 (gana 2 electrones).

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HIDRUROS METÁLICOS

Los hidruros metálicos se forman por reacción del hidrógeno con los metales. La reacción es la siguiente:

2 K _(s) + H_{2 (g)} ------------  2 KH

La fórmula general es la siguiente: MeH_x siendo Me un metal.

Estas uniones son iónicas y el hidrógeno toma el electrón que cede el metal.

Nomenclatura

Tradicional:

Se nombran como hidruros de… dando la terminación oso e ico al metal si  tuviera más de un número de oxidación.

Ejemplos:

Hg H₂ hidruro mercúrico

Hg H hidruro mercurioso

Numerales de Stock

Se nombran como hidruros de…. Indicando entre paréntesis el  número de oxidación si hubiera más de uno.

Hg H₂ hidruro  de mercurio (II)

Hg H hidruro de mercurio (I)

Sistemática (sugerida por IUPAC)

Hg H₂  dihidruro de mercurio

Hg H  monohidruro  de mercurio o hidruro de mercurio