1. estructura de la materia. ÁTomos y moléculas de Demócrito a Dalton. Una visión histórica




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1.13.NÚMERO DE AVOGADRO. concepto de MOL.

1.13.1.Número de Avogadro.


Ya sabemos que el tamaño de los átomos es muy pequeño. Su diámetro está comprendido entre 0,5 y 3 Å (1 metro = 1010 Å). Es decir, alineados cabrían diez mil millones de átomos en un metro.

En cuanto a la masa, la de un átomo de Hidrógeno (que es el más pequeño), es aproximadamente 1 UMA y 1 UMA equivale a 1/6,02 x 1023 gramos.



Ejemplo: ¿Cuántos átomos de Hidrógeno habrá en 1 gramo?
Está claro que muchísimos.


Exactamente:




es decir, alrededor de seiscientos mil trillones de átomos. Este número gigantesco se conoce normalmente como número de Avogadro.

    Número de Avogadro = 6,02 x 1023

Ejemplo:

¿Qué masa de oxígeno (O2) expresado en gramos habrá si cogemos un número de Avogadro de moléculas del mismo?

1 molécula (O2)  32 UMA

6,02 x 1023 moléculas  x



Como veis, el resultado es el mismo número de la masa de la molécula de O2 pero expresado en gramos en vez de en UMAs. Siempre que cojáis un NAvogadro de átomos o moléculas obtendréis el mismo número que su masa atómica o molecular, pero lógicamente, expresado en gramos en vez de en UMAs.

1.13.2.Concepto de mol.


Una vez definido el número de Avogadro, llamaremos:

    MOL a un NAvogadro de partículas

Antiguamente, se hablaba de átomo-gramo para expresar un NAvogadro de átomos (puesto que se trata de la masa atómica expresada en gramos) y de molécula-gramo si se trataba de un NAvogadro de moléculas (puesto que se trata de la masa molecular expresada en gramos). Actualmente, llamamos mol a un NAvogadro de cualquier tipo de partícula, sean átomos, moléculas, iones o electrones.

En el ejemplo anterior vimos que la masa molecular del O2 era de 32 UMAs por cada molécula (UMAs/molécula) y que si cogíamos un NAvogadro de moléculas (un mol) su masa era de 32 gramos. Por eso la masa molecular puede expresarse en UMA/molécula (UMAs que tiene de masa 1 molécula) y la masa molar en g/mol (gramos que tiene de masa 1 mol), según interese. Pero como ambos vienen dadas por el mismo número, en la práctica apenas se hace diferencia entre ambas y se llegan a confundir (de hecho muchos autores no diferencian ambos conceptos). En este caso, la masa molecular del O2 es 32 UMA/molécula y la masa molar 32 g/mol (que es la forma que más se suele utilizar).

  • Un mol también puede considerarse como la cantidad de átomos o moléculas cuya masa coincide con la masa atómica o molecular pero expresada en gramos.

Para calcular el número de moles podemos usar las siguiente fórmula:




en donde M puede ser una masa atómica o molecular

Ejemplo:

a
111,6 g
)
¿Qué masa tendrán 2 moles de Fe? b) ¿Cuántos átomos habrá?


a

)
m = n x M = 2 moles x 55,8 g/mol =

b)

Ejemplo:

a) ¿Cuántos moles habrá en 29,4 g de H2SO4? b) ¿Cuántas moléculas?

M = 1 UMA x 2 + 32 UMA + 16 UMA x 4 = 98 UMA

a
0,3 moles

1,8 x 1023 moléculas
)


  1. nmoléculas = 0,3 mol x 6 x 1023 moléculas/mol =


Actividad AC: a) ¿Cuántos átomos habrá en 0,2 g de cobre (Cu)? b) ¿Cuántos moles habrá?


Actividad AD: a) ¿Qué masa en gramos será la equivalente a 0,5 moles de CaCl2? b) ¿Cuántas moléculas habrá?

  • Haz en el cuaderno los ejercicios 34 al 41.



B–9. ¿Pueden dos elementos iguales formar un enlace iónico? ¿Por qué?

B–10. a) Di cual es la valencia iónica de los siguientes elementos: Mg, C, He, S, Br, N, Pb. b) Escribe la reacción de ionización de los elementos del apartado a).

B–11. Deduce basándote en las reacciones de ionización las fórmulas de los compuestos formados por: a) Mg y C (carburo de magnesio). b) Na y N (nitruro de sodio). c) Mg y O (óxido de magnesio). d) Al y N.

B–12. Escribe la representación de Lewis de los siguientes átomos neutros: S, P, Si y F.

B–13 Representa el enlace que se dará entre las siguientes parejas de áto­mos usando la representación de Lewis indicando la fórmula final del elemento o compuesto: a) Br e H; b) C y S; c) N y N; d) I y F; e) Cl y N; f) P y O.

B-14. ¿Qué masa en gramos y en UMAs habrá en 5,2 moles de KNO3?

B-15. ¿Cuántos moles contendrán 5 x 10-2 g de hierro?

B-16. a) ¿Cuántos moles habrá en 80 g de agua?. b) ¿Cuántas moléculas?

B-17. ¿Qué masa en UMAs y en gramos tendrán 80 moléculas de cloruro de sodio (NaCl)?

Ejercicios para casa.

  1. Escribe con tus propias palabras los principios fundamentales de la teoría atómica de Dalton

  2. a) ¿Cual sería la fórmula del nitrato de potasio, molécula compuesta por 1 átomos de potasio, 1 átomo de nitrógeno y tres de oxígeno?; b) y la del tetrahidruro de platino (1 átomo de platino y 4 átomos de hidrógeno).

  3. a) Pon el nombre a los siguientes elementos: F, Se, Sr, Li, Au, Sb, Rb; b) escribe el símbolo de los elementos: cesio, manganeso, bromo, fósforo, plata, azufre, magnesio, cinc.

  4. a) Dibuja un átomo con 5 protones, 5 neutrones y 2 electrones. b) ¿Cuál será su masa? c) ¿y su carga? d) ¿cómo se llama?

  5. a) Dibuja un átomo con 15 protones, 16 neutrones y 18 electrones. b) ¿Cuál será su masa? c) ¿y su carga? d) ¿cómo se llama?

  6. ¿Qué diferencia existe entre los modelos atómicos de Thomsom y Rutherford y Bohr?

  7. a) ¿Qué es el número atómico? ¿Y número másico? b) ¿Con que letras se expresa cada uno?

  8. Indica el nombre y el número atómico de los siguientes elementos: Cu, Hg, Be, P, Si, Al, As, Sb I, Cl, Ba, Cr, Mn.

  9. a)¿Qué son isótopos? b) Escribe el número de protones y el de neutrones de tres isótopos del mercurio 260Hg 262Hg y 263Hg.

  10. Indica los números másicos de átomos con: a) 5 protones y 6 neutrones; b) 17 protones y 20 neutrones; c) ¿Cómo se escribiría cada isótopo?

  11. Indica el número de neutrones de los siguientes isótopos: 3H, 18O, 127I.

  12. De Uranio existen fundamentalmente dos isótopos cuyas números másicos son 235 y 238, respectivamente. ¿Cuantos protones y neutrones tiene cada uno de dichos isótopos?

  13. Indica el número de protones, neu­trones y electrones de algún isótopo de cada uno de los siguientes ele­mentos neutros: Magnesio, Bario, Oro, Uranio (U), Mercurio.

  14. ¿Qué diferencia existe entre número másico y masa atómica?

  15. a) Calcula la masa atómica de un elemento compuestos por tres isótopos cuyos números másicos son 20, 21, y 22 y cuyas abundancias son 91, 0,25 y 8,75 % respectivamente. b) ¿Podrías deducir de qué elemento se trata?

  16. ¿Qué son iones?. Pon algunos ejemplos. Indica que tipos de iones existen.

  17. a) ¿Cuantos electrones tendrán los siguientes iones: H , Br Pb2+, Ag+. b) Decide cuales de ellos son catio­nes y cuales aniones.

  18. a) ¿Cómo escribirías un átomo de N con 10 electrones? b) ¿Y uno de Ca con 18 electrones?

  19. ¿Cuál será la configuración electrónica de los elementos de los ejercicios 4 y 5? 

  20. ¿Cuál sería la configuración electrónica de un hipotético átomo con 140 electrones? 

  21. Escribe la configuración electrónica de todos los elementos e iones de los ejercicios 14 y 18. 

  22. Clasifica los siguientes elementos según sean, metales, no metales o gases nobles: Estroncio (Sr), Hierro (Fe), Flúor (F), Argón (Ar), Plata (Ag), Helio (He), Potasio (K), Azufre (S).

  23. Escribe todos elementos de grupo del Germanio (Ge). Escribe también los elemen­tos del periodo de dicho ele­mento.

  24. Colorea en tu Tabla Periódica de un color los “no-metales” (B, C, Si, N, P, As, Sb, O, S, Se, Te, F Cl, Br, I y At), de otro color los “gases nobles” (GRUPO 18) y de otro color diferente los “metales” (todos los demás).

  25. Utilizando las masas atómicas de la Tabla Pe­riódica calcula la masa molecular de las siguientes moléculas: HCl, HNO3, CH4, H3PO4, Ca(OH)2 y C6H12O6.

  26. Un óxido de carbono (compuesto que contiene oxígeno y carbono) tiene de masa molecular 44. ¿Cual será su fórmula?

  27. ¿Cual será la valencia iónica de los siguientes elemen­tos: Na, O, Cl, Mg, N?

  28. Escribe la reacción de ionización de los elementos anteriores. 

  29. Justifica qué fórmula tendrán los compuestos iónicos formados por: a) S y Mg; b) Cl y Pb; c) P y Rb; d) F y Al. e) N y Sn. 

  30. ¿Pueden los gases nobles formar un enlace covalente? ¿Y los metales?

  31. ¿Qué tipos de enlaces covalentes conoces?

  32. Escribe la representación de Lewis de los siguientes átomos neutros: Si, N, F, Se. 

  33. Representa el enlace que se dará entre las siguientes parejas de áto­mos usando la representación de Lewis indicando la fórmula final del elemento o compuesto: a) S e H; b) Si y S; c) N y N; d) I y I; e) Cl y P; f) N y O. 

  34. ¿Qué tendrá más masa: un mol de Fe o un mol de O2?

  35. Qué es número de Avogadro? ¿Cuánto vale?

  36. ¿Dónde habrá más moléculas: en un mol de AlCl3 o en un mol de H2O?

  37. a) ¿Cuántos moles habrá en 1 kg de Mercurio (Hg)? b) ¿Cuán­tos átomos?

  38. a) ¿Cuántos átomos habrá en 2 moles de Cobre (Cu)? b) ¿Cual será su masa en gramos?

  39. a) ¿Cuántas moléculas habrá en 36 g de H2O? b) ¿Cuántos moles?

  40. ¿Qué masa en gramos y en UMAs habrá en 7 moles de HNO3?

  41. a) ¿Cuántos gramos habrá en 3 x 1025 moléculas de NH3? b) ¿Cuántos moles?


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