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Apellido: _____________________________ Curso: ________ Calificación: __________ FÍSICO- QUÍMICA 3º AÑO Actividades de diagnóstico 1- En 1857, el físico alemán Clasius desarrolló una teoría que pretende explicar la naturaleza de la materia y reproducir su comportamiento, conocida como teoría cinético-molecular. Dicha teoría se desarrolló inicialmente para los gases pero se puede aplicar a los tres estados de la materia. La teoría cinético-molecular establece que: Toda la materia está formada por un gran número de partículas, tan pequeñas que no se pueden ver ni con el microscopio más potente. Su tamaño es muy pequeño comparado con la distancia que hay entre ellas. Estas partículas están en continuo movimiento. El movimiento queda determinado por dos tipos de fuerzas: unas atractivas o de cohesión, que tienden a mantener unidas las partículas; otras repulsivas o de dispersión, que tienden a alejarlas. Entre molécula y molécula no hay nada, sólo espacio vacío. Actividad: Competa el siguiente cuadro explicando la teoría cinético-molecular para los distintos estados. El estado gaseoso aparece resuelto, a modo de ejemplo. Estado gaseoso Estado líquido Estado sólido Las partículas se mantienen muy alejadas unas de otras. Las fuerzas de atracción son muy débiles y las partículas están muy separadas, se mueven en todas las direcciones y chocan entre sí y con las paredes del recipiente. 2- Sistema Material: es toda porción del Universo dotada de masa que se aísla en forma real o imaginaria para su estudio experimental. ¿Cómo se clasifican los sistemas materiales? Las propiedades de las sustancias se pueden clasificar en propiedades extensivas e intensivas. Estas últimas son aquellas que no dependen de la masa de que se dispone, como por ejemplo el punto de fusión, el punto de ebullición, la densidad, etcétera. Sistemas homogéneos Entre los sistemas materiales podemos observar en muchos de ellos que las propiedades intensivas (aquellas que no cambian con la cantidad de materia) son iguales en todas sus partes, como es el caso del agua destilada. Cualquier fracción de ella que se considere tiene el mismo punto de fusión, densidad, etcétera. Estos sistemas se denominan sistemas homogéneos y se caracterizan por estar constituidos por una sola fase. Además del agua destilada, podemos señalar como ejemplos al azúcar, aceite, sal de mesa, agua de mar filtrada, nafta, agua azucarada, etcétera, es decir, las distintas soluciones y sustancias puras que existen en la Naturaleza. Fase: Es toda porción homogénea de un sistema material. Sistema heterogéneo Por el contrario, hay otros sistemas como el agua con aceite, en que las propiedades intensivas son diferentes según la porción que se examine. Estos sistemas se llaman heterogéneos y están formados por lo menos por dos fases. La superficie de separación entre las fases es evidente y bien definida. Los sistemas heterogéneos están constituidos por sistemas homogéneos agrupados, pues cada fase, si es separada de las demás, forma un sistema homogéneo. Actividad: Para los siguientes sistemas materiales, indica si son homogéneos o heterogéneos, cuántas fases tiene y cuantos componentes. a- Agua y cubitos de hielo.____________________________________________________ _________________________________________________________________________ b- Agua salada. ____________________________________________________________ _________________________________________________________________________ c- Agua salada, limaduras de hierro y corcho. ______________________________________ _________________________________________________________________________ 3- La materia está formada por partículas pequeñísimas llamadas átomos. El átomo está formado por núcleo y corteza. En el núcleo se encuentran los protones (cargados positivamente) y los neutrones, y en la corteza están los electrones (cargados negativamente). Los electrones se ubican en determinados niveles, según su contenido energético. Recuerda que el átomo es neutro y tiene el mismo número de protones que de electrones. A modo de ejemplo, presentamos un átomo de oxígeno, constituido por 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones. Los ocho electrones del átomo de oxígeno se distribuyen en dos niveles: 2 en el primero y 8 en el segundo. Actividad: Dibuja un átomo de sodio, constituido por 11 protones, 12 neutrones y 11 electrones. Los 11 electrones del átomo se sodio, se distribuyen en tres niveles: 2 en el primero, 8 en el segundo y 1 en el tercero. 4- Los átomos se diferencian entre sí por el número de protones, neutrones y electrones que contienen. Para identificar el número de estas partículas, se determinan el número másico y el número atómico. Un átomo suele definirse mediante dos números: El número atómico, Z, es el número de protones que tiene un átomo. Como el átomo es neutro, el número de protones coincide con el número de electrones. Z = número de protones = número de electrones (para un átomo) Se llama número másico, A, al número de partículas que tiene un átomo en su núcleo. Es la suma de los protones y los neutrones. A = número de protones + número de neutrones La relación existente entre ellos es: número másico = número atómico + número de neutrones A=Z+N El valor de A es útil, pero no nos dice de qué elemento se trata. Lo que realmente identifica el átomo de cada elemento es Z, el número de protones. Actividades: a- Indica si las siguientes afirmaciones son correctas o incorrectas. Corrige las incorrectas. El número másico indica la cantidad de protones más neutrones presentes en un átomo. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ El número atómico del elemento potasio es 19, por lo tanto, un átomo de potasio tiene 19 neutrones. ______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ El átomo es eléctricamente neutro, por lo tanto, tiene igual cantidad de protones y electrones. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ El número atómico coincide siempre con la cantidad de neutrones. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ a- Completa la siguiente tabla: Elemento Cloro (Cl) Azufre (S) Fósforo (P) Sodio (Na) Nº Másico (A) 35 31 23 Nº atómico (Z) 16 15 Nº de neutrones 19 16 12 5- Un elemento químico es una clase de átomo. Lo que define a una clase de átomo es el número de protones que posee. Todos los átomos que tienen el mismo número de protones en su núcleo pertenecen a la misma clase, es decir al mismo elemento químico. Es decir, que todos los átomos que tienen el mismo número atómico (Z) pertenecen al mismo elemento químico. Los elementos químicos se agrupan en la Tabla Periódica de los Elementos. Se agrupan de acuerdo con las semejanzas en sus propiedades físicas y químicas, se los simboliza con la primera letra en imprenta mayúscula de su nombre en latín y una segunda letra en imprenta minúscula en aquellos elementos que empiezan con la misma letra. La tabla consta de dieciocho grupos de elementos indicados en la parte superior y en forma vertical. Los elementos que corresponden a un mismo grupo presentan semejanzas en sus propiedades. Los periodos son siete en forma horizontal, expresados en los laterales de la tabla. Actividad: Utilizando la Tabla Periódica de los Elementos, completa el siguiente cuadro: La primera fila aparece resuelta, a modo de ejemplo. Símbolo Nombre Número Número Cantidad Cantidad Cantidad Grupo másico atómico de de de (A) (Z) Protones Neutrones Electrones 17 (VII A) F Flúor 19 9 9 10 9 Calcio 7 24 12 Ar 11 12 Períod o 2 6- Todo nuestro entorno está en continuo cambio: las plantas, los animales, las cosas inanimadas, las naturales y las artificiales. Un charco de agua que se seca, las hojas que caen en otoño, la lluvia, la madera que arde en una hoguera, el vuelo de un pájaro o una reja de hierro que se oxida... En todos los casos la materia de la que están constituidos estos sistemas se encuentra en proceso de cambio, si bien hay ciertas diferencias entre ellos. Todas las sustancias presentes en la naturaleza pueden experimentar cambios físicos y cambios químicos. Los cambios en los que la sustancia inicial es la misma que la final, se llaman cambios físicos. Ejemplos de cambios físicos son los cambios de estado, forma, tamaño, lugar, velocidad... En un cambio químico se produce una transformación de la materia; es decir, una o varias sustancias se transforman en otra u otras diferentes. Ejemplos de cambios químicos son las combustiones, oxidaciones o descomposiciones. Actividad: Determinar para cada caso si se trata de cambio físico o cambio químico. Justificar. a. Colocamos azúcar en una cacerola al fuego para obtener caramelo. b. Una reja de hierro se oxida. c. Mezclamos agua con sal hasta lograr disolver la sal por completo. d. Hervimos agua. INSTITUTO JESÚS OBRERO FÍSICO-QUÍMICA 3º AÑO PROGRAMA 2014 Eje 1: La estructura de la materia Partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones. Niveles e energía electrónicos. Distribución de electrones por nivel. Tabla periódica. Estructura del núcleo. Número atómico y número de masa. Isótopos. Uniones químicas: Unión iónica y unión covalente. Electronegatividad. Diagramas o estructuras de Lewis. Fórmulas de sustancias binarias de compuestos sencillos. Teoría de la repulsión de pares electrónicos de valencia (TRePEV). Geometría molecular de compuestos binarios sencillos. Nomenclatura de compuestos binarios óxidos, hidruros, hidrácidos y sales binarias). Eje 2: Las transformaciones de la materia Las reacciones químicas. Modelización del cambio químico: lo que se conserva y lo que cambia en el proceso. Las reacciones químicas: su representación y su significado. Reacciones de combustión y óxidoreducción. Comportamiento ácido/ básico en sustancias de uso cotidiano. Indicadores ácidobase naturales. La energía asociada a las reacciones químicas: reacciones endotérmicas y exotérmicas. Introducción al concepto de velocidad de reacción. Las reacciones nucleares Reacciones de fisión y fusión. Magnitudes conservadas en las reacciones nucleares. Energía implicada en reacciones nucleares. Reacciones controladas y espontáneas. Reactores nucleares. Radiactividad natural. Aplicaciones tecnológicas de las radiaciones y sus consecuencias. Eje 3: Los intercambios de energía Intercambio de energía térmica Calor y Temperatura. Interpretación microscópica de la Temperatura. Intercambio de calor por conducción, variables involucradas. Noción de calor específico. Conservación y degradación de la energía. Centrales energéticas. Intercambio de energía por radiación Emisión, absorción y reflexión de la radiación. Espectro electromagnético. Relación entre temperatura y radiación emitida. La energía del Sol y su influencia sobre la Tierra. El efecto Invernadero. La radiación solar: usos y aplicaciones.