RESUMEN DE LOS MODELOS ATÓMICOS

La palabra átomo ( a = sin, tomo = parte) se debe a la escuela atomista de Leucipo y Demócrito. Según esta escuela, la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos. Esta teoría no fue aceptada por muchos de sus contemporáneos, entre ellos Platón y Aristóteles.

En 1808 fue rescatada por John Dalton al enunciar su teoría atómica que explicara las leyes ponderales. La teoría atómica de Dalton se puede resumir en los siguientes puntos:

1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí y distintos a los de los otros elementos.

2. Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes es un número entero sencillo.

3. Una reacción química implica sólo la separación, combinación o reordenación de los átomos, nunca supone la creación o destrucción de los mismos.

La segunda hipótesis explica las leyes ponderales, mientras que la tercera explica la ley de conservación de la masa.

El modelo de Dalton de átomo indivisible se comprobó que no era cierto, con una serie de investigaciones comenzadas alrededor de 1850 y que demostraron la existencia de partículas aún más pequeñas llamadas partículas subatómicas.

A continuación vamos a describir distintas experiencias que no pueden ser contestadas por las teorías imperantes en el momento en que fueron diseñadas y que llevarán a formular nuevos modelos atómicos. Comenzamos con las experiencias realizadas en tubos de descarga.

Los tubos de descarga son tubos de vidrio del cual se ha evacuado casi todo el aire. Si se colocan dos placas metálicas y se conectan a una fuente de alto voltaje, la placa con carga negativa, llamada cátodo, emito un rayo invisible, que llamaremos rayo catódico. Estos rayos viajan en línea recta hasta el ánodo, es altamente energética, pueden producir efectos mecánicos y se desvían hacia la placa positiva de un campo eléctrico, lo

que demuestra su carga negativa. La relación carga/masa de los rayos es siempre la misma, independientemente del gas que tengamos en el interior del tubo.

Los rayos catódicos están formados por partículas de carga negativa que son siempre las mismas independientemente del gas y que actualmente llamamos electrones. Posteriormente Millikan consiguió obtener el valor de la carga del electrón ( - 1’6·10 -19 C ), con lo que se pudo obtener el valor de la masa del electrón (9’1·10-31 kg).

Cuando se utilizó un tubo de descarga con un cátodo perforado se observaron unos nuevos rayos que atravesaban éste procedentes del ánodo. Los rayos canales estaban formados por partículas cargadas positivamente, y su relación q/m es distinta según el gas que esté encerrado en el tubo. Cuando el gas encerrado es hidrógeno la relación q/m obtenida es 1841 veces mayor que el obtenido en los rayos catódicos, y están formados por protones.

Modelo atómico de Thomson

Para explicar que al aplicar una tensión elevada pudieran salir electrones del átomo quedando un resto cargado positivamente, Thomson dio el primer modelo atómico que explica convenientemente este hecho. Propuso que un átomo podía visualizarse como una esfera uniforme cargada positivamente, dentro de la cual se encontraban los electrones como si fueran las pasas de un pastel. Este modelo llamado “modelo del budín de pasas” se aceptó como una teoría durante algunos años.

Experiencia de Rutherford y modelo atómico de Rutherford.

En 1909 Hans Geiger y Ernest Marsden bajo la dirección de Ernest Rutherford realizaron el siguiente experimento en la Universidad de Manchester:

El experimento consistió en "bombardear" con un haz de partículas alfa una fina lámina de metal y

observar cómo las láminas de diferentes metales afectaban a la trayectoria de dichos rayos.

Las partículas alfa se obtenían de la desintegración de una sustancia radiactiva, el polonio.

Para obtener un fino haz se colocó el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las partículas, menos las que salen por un pequeño orificio

practicado en la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó

una pantalla con sulfuro de zinc que produce pequeños destellos cada vez que una partícula alfa choca con él.

Según el modelo de Thompson, las partículas alfa atravesarían la lámina metálica sin desviarse demasiado de su trayectoria. Pero se observó que un

pequeño porcentaje de partículas se desviaban hacia la fuente de polonio, aproximadamente una de cada 8.000 partículas al utilizar una finísima lámina de

oro con unos 200 átomos de espesor. En palabras de Rutherford ese resultado era "tan sorprendente como si le disparases balas de cañón a una hoja de

papel y rebotasen hacia ti”.

Rutherford concluyó que el modelo atómico de Thomson no era válido para explicar este hecho, ya que la carga positiva según el modelo de éste era tan

difusa que las partículas α no se desviarían casi de su trayectoria.

Rutherford propuso un nuevo modelo atómico, en el que la mayor parte debe ser espacio vacío. Esto explica por qué la mayoría de las partículas α

atravesaron la lámina de oro sin presentar ninguna desviación. A su vez propuso que las cargas positivas de los átomos estaban concentradas en un denso

conglomerado central dentro del átomo llamado núcleo. Cuando la partícula α pasaba cerca del núcleo se desviaba de su trayectoria y cuando incidía

directamente contra el núcleo experimentaba una repulsión tan grande que invertía su trayectoria por completo.

Alrededor del núcleo se mueven los electrones, cargados negativamente que describen órbitas de radio muy grande en comparación con el radio del núcleo,

por lo que el átomo estaba hueco con su masa concentrada en el centro de éste.

El modelo atómico de Rutherford presentaba varios errores: Según la teoría electromagnética, los electrones al moverse alrededor del núcleo debían emitir

energía en forma de radiación electromagnética, por lo que irían perdiendo energía y caerían al núcleo, como un satélite que pierde energía y cae a la

superficie terrestre. No podía explicar la estabilidad del núcleo, ya que si éste estaba formado por protones cargados positivamente, estas partículas se

repelerán y el núcleo será inestable. Rutherford propuso la existencia de otra partícula nuclear que fue descubierta en 1932 por Chandwich y que se llamó

neutrón, cuya masa era similar a la del protón y su carga nula.

Por último, el modelo atómico de Rutherford no podía explicar los espectros de emisión y absorción de los elementos.

Espectros de absorción y emisión. Modelo de Böhr

La luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético como podemos ver en la imagen. La luz

blanca es una mezcla de las radiaciones electromagnéticas del espectro visible. Si hacemos pasar

esta luz por un prisma, la podemos descomponer en las radiaciones de distintas longitudes de onda que la

componen o lo que es lo mismo, en los distintos colores. En este espectro comprobamos que no falta ninguna

radiación, es decir, es contínuo.

Sin embargo, los espectros de emisión de los elementos en fase gaseosa son espectros de líneas, característicos

para cada elemento y que el modelo atómico de Rutherford no podía explicar.

Según este modelo, todas las órbitas eran posibles, por lo que todos los posibles saltos energéticos eran posibles y el

espectro que tendríamos que obtener debería ser contínuo.

El modelo atómico de Böhr explica la existencia de espectros de líneas.

El modelo atómico de Böhr se resume en tres postulados, pero vamos a simplificarlo aún más. El átomo está compuesto por un núcleo donde se concentra

la mayor parte de la masa del átomo y la carga positiva. Los electrones se mueven alrededor del núcleo describiendo órbitas concéntricas gracias a la

interacción electromagnética. Pero a diferencia del modelo de Rutherford, sólo hay unas pocas órbitas permitidas, y los electrones al moverse en esas

órbitas no emiten ninguna radiación.

Un electrón podrá saltar de una órbita a otra cuando exista un hueco en esa órbita y gane la diferencia de energía entre ambas órbitas. Entonces se dice que

el electrón está excitado. Para volver a su estado fundamental, el electrón deberá emitir la energía en exceso entre los dos niveles energéticos,

produciéndose una línea en el espectro de emisión del elemento.

Por último decir que hoy en día el modelo atómico aceptado es el mecánico-cuántico, cuya mayor diferencia con los anteriores es que los electrones no se

alojan en órbitas si no en orbitales, que son las zonas del espacio donde hay una mayor probabilidad de encontrar a los electrones, a diferencia de la órbita

que era la zona del espacio donde se encuentran los electrones.

Estos orbitales están definidos por los llamados números cuánticos:

n “número cuántico principal”. Nos da el nivel del orbital. Toma valores enteros desde 1 a infinito.

l “ número cuántico secundario o acimutal”. Sus valores dependen de los valores de n y van desde 0 hasta n-1. Nos va a dar la forma del orbital.

l 0 1 2 3

Nombre del orbital s p d f

ml Número cuántico magnético. Sus valores van desde l, pasando por 0 hasta –l. Nos va a dar la orientación de los orbitales, y también nos va a decir cuántos orbitales de cada tipo habrá:

Tipo de orbitalS p d f

Número de orbitales 1 3 5 7

mS: Número cuántico de spin del electrón. Puede tomar valores de +1/2 y -1/2. Nos va a dar la ocupación máxima de un orbital que será de dos electrones.

Completa la siguiente tabla, recordando que : Z = número de protones, A = nº protones + nº neutrones; Carga = nº protones – nº electrones.

ÁTOMO /ION Z A Protones Neutrones Electrones Configuración electrónica Nombre

He24

F−¿919 ¿

20 40 18 Calcio

31 15 18

Kr3683

Cu2964

30 36 28

Ag47108

K+¿1939 ¿

Fe2+¿2656 ¿

Sn50118

80 120 78

Cl−¿1735 ¿

Pt78195

H+¿13 ¿

3 4 3

80 35 1s22s22p63s23p64s23d104p5

40 32 Germanio

EJERCICIOS DE FORMULACIÓN INORGÁNICA

Formulación: Importante conocer muy bien los siguientes compuestos:

FORMULACIÓN

Nombrar los siguientes compuestos:

HCl:

H2O:

Ba(OH)2

TeO3

CaO

CaO2

HNO3 : ÁCIDO NÍTRICO

H2SO4: ÁCIDO SULFÚRICO

H3PO4: ÁCIDO FOSFÓRICO

H2CO3: ÁCIDO CARBÓNICO

HCl: ÁCIDO CLORHÍDRICO

Y SUS SALES

NO3- NITRATO

SO42- SULFATO

PO43- FOSFATO

CO32- CARBONATO

Cl- CLORURO

Fe2S3

AgOH

Ag2SO4

AuClO3

HgCl2

Pt(OH)4

Pb(NO3)2

SiO2

CH4

SiH4

Al(OH)3

H2CO3

CaSO3

OI2

O5Cl2

SiF4

H2CO3

OF2

NH3

CaH2

H2SO4

Au(OH)3

PtH4

CsCl

NaF

LiH

PtO2

FeO

Fe(OH)3

Formula los siguientes compuestos:

FORMULA LOS SIGUIENTES COMPUESTOS:

1) Ácido clorhídrico2) Sulfuro de aluminio3) Óxido de hierro(III)4) Sulfato de hierro(II)5) Tris[hidrogeno(tetraoxidosulfato)] de hierro6) Permanganato de sodio7) Dihidroxidodioxidoazufre8) Ácido periódico

9) Sulfuro de plata10) Dicloruro de pentaoxígeno11) Ácido carbónico12) Arsano13) Dihidróxido de calcio14) Hidróxido de oro(III)15) Dihidrogenofosfato de cobre(II)16) Ácido nítrico17) Peróxido de hidrógeno18) Hidruro de aluminio19) Ácido fosfórico20) Ácido trisulfúrico21) Trihidroxidoboro22) Hidrogeno(tetraoxidoclorato)23) Tetraclorurofósforo(1+)24) Dihidroxidooxidonitrógeno(1+)25) Tetrahidrogeno(heptaoxidodifosfato)26) Fluoruro de magnesio27) Hidróxido de berilio28) Pentasulfuro de difósforo29) Dióxido de calcio30) Nitruro de calcio31) Yoduro de plomo(IV)32) Ácido ortoperyódico33) Ácido nitroso34) Ácido hipocloroso35) Seleniuro de platino(IV)36) Dicloruro de dimercurio37) Dióxido de carbono

38) Ácido dicarbónico39) Sulfato de litio40) Ácido nítrico41) Nitrato de plomo(II)42) Óxido de azufre(II)43) Sulfuro de plomo(II)44) Nitruro de hierro(II)45) Dicromato de potasio46) Tris(tetraoxidoclorato) de oro47) Cloruro de sodio48) Bis[hidrogeno(trioxidocarbonato)] de calcio49) Clorato de cobre(II)50) Trioxidoborato de tripotasio51) Carburo de magnesio52) Tetraóxido de dinitrógeno53) Dihidrogenofosfato de oro(I)54) Tris(trihidroxidooxidosilicato) de hierro55) Tetrahidroxidosilicio56) Cloruro de platino(IV)57) Difluoruro de oxígeno58) Hidróxido de aluminio59) Ácido sulfhídrico60) Seleniuro de berilio61) Carburo de calcio62) Ácido brómico63) Dihidroxidodioxidoselenio64) Trihidrogeno(trioxidoborato)65) Hidrogenosulfuro(1-)66) Hidrogenosulfuro de oro

67) Tris(hidrogenosulfuro) de oro68) Tetracloruro de carbono69) Metano70) Ozono71) Trioxido(1-)72) Dimercurio(2+)73) Hexahidruro de diboro74) Dióxido de dioro75) Monóxido de carbono76) Pentaóxido de diantimonio77) Trióxido de dialuminio78) Ácido sulfuroso79) Heptaóxido de dimanganeso80) Bis(heptaoxidodisulfato) de estaño81) Carbonato de oro(I)82) Dihidrogeno(tetraoxidocromato)83) Tris(tetraoxidobromato) de níquel84) Estibano85) Agua86) Peróxido de hidrógeno87) Hidróxido de mercurio(II)88) Hidruro de cromo(VI)

EJERCICIOS DE MASA MOLAR

Para hallarla se suma la masa de todos los átomos de los elementos que componen la molécula. Hallar la masa molar de las siguientes sustancias:

a) Ácido nítricob) Ácido sulfúricoc) Ácido fosfóricod) Ácido carbónicoe) Nitrato de hierro(II)f) Sulfato de oro(I)g) Dióxido de oro(I)h) Nitrato de sodioi) Cloruro de magnesio.j) Hidróxido de calcio.k) Carbonato de platino(IV)l) Yodato de plata.m) Dihidrogenofosfato de litio.

EJERCICIOS DE COMPOSICIÓN CENTESIMAL

Proporción de cada elemento que forma la molécula. Para hallarlo:

1. Hallar la masa molar.2. Hallar la masa de cada elemento en la molécula. Para ello se multiplica la masa atómica del elemento por el número de veces que está presente en

la fórmula.3. Dividir el valor obtenido en el paso 2 por la masa molar del compuesto, y multiplicar el resultado por cien para obtener un porcentaje.

Calcular la composición centesimal de las especies anteriores.

ENLACE QUÍMICO

Enlace covalente:

Se da entre dos elementos no metálicos. Ambos comparten electrones de valencia.

REPRESENTACIÓN ENLACE COVALENTE:

Diagrama de Lewis. Pasos:

1. Configuración electrónica del elemento.2. Tenemos en cuenta los electrones de valencia ( electrones del nivel más grande )3. Escribimos el símbolo del elemento.4. Dibujamos un cuadrado imaginario alrededor del símbolo del elemento.5. Vamos colocando los electrones de valencia en los lados del cuadrado imaginario, colocando uno en un lado y colocando el siguiente en

el siguiente lado.6. El quinto electrón que coloquemos se apareará con un electrón ya colocado con anterioridad. Forma un par de electrones apareados o

par libre.7. Los electrones desapareados son los que formarán enlace, ya que se aparearan con electrones desapareados de otro elemento.8. Si hay un enlace entre los elementos ( Compartición de un solo par de electrones ), el enlace es simple, si hay dos enlaces entre los dos

elementos ( compartición de dos pares de electrones ) el enlace es doble y si hay 3 enlaces entre los dos elementos ( compartición de tres pares de electrones ), el enlace es triple.

EJEMPLO: Hacer diagrama de Lewis de la molécula formada por C(Z = 6) y F(Z=9).

Configuración electrónica de ambos: C: 1s22s22p2; F: 1s22s22p5.

C: tiene 4 electrones de valencia ( los que están en el nivel 2 ). F: tiene 7 electrones de valencia ( los que están en el nivel 2 ).

C F Colocamos los electrones de valencia, de uno en uno en los lados del cuadrado imaginario

Cx

xxxx Fx

xx xx

x El C tiene 4 electrones desapareados y el flúor tiene un solo electrón desapareado. El C tiene 4 oportunidades de enlace y el F sólo 1.

EJERCICIOS:

Sean los elementos A (Z=8), B(Z=11), C(Z=17) y D(Z=20).

A) Deducir su configuración electrónica, su símbolo, periodo, grupo y nombre.B) Deducir el enlace que se produciría entre: A y B; entre A y C; entre B y C; entre B y D, entre B y B y entre A y A.C) Deducir la fórmula de los compuestos formados en el apartado anterior.D) Decir que compuestos de los obtenidos anteriormente son:

a. Solubles en aguab. Conductores y en qué condiciones.c. Presentan puntos de fusión y ebullición altos.d. Son duros.

EJERCICIOS DE LA ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES

Da la ecuación de estado para gases, ( OJO SÓLO GASES)

Ejercicios: Calcular la presión de los siguientes gases:

a) 20 gramos de N2 a 50ºC y 20 litros de volumen.

p·V = n·R·T

p→ presión medida en atmósferas

V→ Volumen medido en litros

n→ número de moles

T→ Temperatura medida en Kelvin

R→ constante de los gases ideales: 0’082 atm·l·K-1·mol-1

b) 10 gramos de O2 a – 35ºC y 500 cm3 de volumen.c) 5·1025 moléculas de H2 a 0ºC y 5 dm3 de volumen.d) 3·1024 moléculas de F2 dentro de una esfera de 3 metros de radio.e) 50 gramos de dióxido de carbono dentro de un cubo de 2 metros de arista.

Calcular el volumen ocupado por los siguientes gases:

a) 20 gramos de N2 a 100 ºC y 3’5 atmósferas de presión.b) 40 gramos de O2 a – 5ºC y 2000 mm de Hg de presión.c) 5·1025 moléculas de He a 0ºC y 0’5 atmósferas de presión.d) 3 moles de óxido de azufre(IV) a – 5ºC y 1000 mm de Hg.

EJERCICIOS DE DISOLUCIONES

Mezclas homogéneas: No se distingue el disolvente del soluto.

DISOLVENTE: Componente mayoritario. Cuando la disolución es acuosa siempre es el agua.

SOLUTO: Componente minoritario.

CONCENTRACIÓN: Relaciona la cantidad de soluto con la cantidad de disolvente o disolución.

Formas de expresar la concentración:

Molaridad= molesde solutovolumende disolución( litros)

¿Concentración enmasa= masadesolutovolumende disolución(litros)

¿Tanto por cientoenmasa= masade solutomasadedisolución

·100

Ejercicios:

1.Se tiene 80 gramos de ácido sulfúrico y se disuelven en 200 gramos de agua. Si la disolución final tiene un volumen de 250 cm 3, calcular:a) densidad de la disolución.b) concentración en masac) Tanto por ciento en masad) molaridade) Si se añaden otros 200 gramos de agua ( densidad del agua 1 kg/l ), hacer otra vez los apartados anteriores.

2. Se tienen 5 litros de una disolución de ácido nítrico de molaridad 5 M, cuya densidad es de 1’2 g/cm3. Calcular:a) moles de ácido nítrico.b) masa de ácido nítrico.c) masa de agua.d) concentración en masa.e) Tanto por ciento en masa.

3. Se une 2 litros de una disolución 2 M de ácido clorhídrico de 2200 gramos de masa, con 3 kg de otra disolución de ácido clorhídrico de 1’4 g/cm 3 de densidad y de concentración 25 % en tanto por ciento en masa. Calcular:a) La masa total de la nueva disolución.b) El volumen total de la disolución.c) El número de moles de ácido clorhídrico en la nueva disolución.d) La masa de ácido clorhídrico en la nueva disolución.e) La molaridad de la nueva disolución.f) El tanto por ciento en masa de la nueva disolución.g) Concentración en masa.h) Masa de agua en la nueva disolución.

MÁS EJERCICIOS DE MOLES Y MASA MOLECULAR

1º. Calcular la composición centesimal de las siguientes sustancias: a) sulfato de sodio; b) hidróxido de sodio; c) cloruro de bario; d) nitrato de potasio; e) tris[hidrogeno(tetraoxidofosfato)] de dioro; f) clorato de hierro(II); g) sulfuro de hierro(III).

DATOS: masas atómicas: H = 1 g/mol; N = 14 g/mol; O = 16 g/mol; Na = 23 g/mol; S = 32 g/mol; K = 39 g/mol; P = 31 g/mol; Cl = 35’5 g/mol; Fe = 56 g/mol; Au = 197 g/mol; Ba = 137’3 g/mol

2º. ¿Qué sustancia es más rica en nitrógeno: el nitrato de sodio o el nitrato de bario.

DATOS: masas atómicas: N = 14 g/mol; O = 16 g/mol; Na = 23 g/mol; Ba = 137’3 g/mol

3º. ¿Qué cantidad de hierro habrá en 150 gramos de óxido de hierro(III) puro?.

DATOS: masas atómicas: Fe = 56 g/mol; O = 16 g/mol.

4º. 150 gramos de una muestra de oligisto (Fe2O3) tiene un 25 % de impurezas. ¿ Qué cantidad de hierro existe en ella?.

DATOS: masas atómicas: Fe = 56 g/mol; O = 16 g/mol.

5º. El abonado de una cierta tierra de labor exige anualmente 320 kg de nitrato de Chile (nitrato de sodio). Se ha decidido emplear, en lugar de dicho abono, nitrato de Noruega (nitrato de calcio). ¿ Cuántos kilogramos de este último deberán utilizarse para que no se modifique la aportación de nitrógeno fertilizante al terreno?.

DATOS: masas atómicas: N = 14 g/mol; O = 16 g/mol; Na = 23 g/mol; Ca = 40 g/mol

6º. ¿ A cuántos moles equivalen 132 gramos de dióxido de carbono?.

Datos: masas atómicas: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol.

7º. Hallar el número de moles de carbonato de calcio que hay en 435 gramos de carbonato de calcio. Si tenemos 435 gramos de una caliza cuya riqueza en carbonato de calcio es del 28’7 %, calcular el número de moles de carbonato de calcio que hay.

DATOS: masas atómicas: C = 12 g/mol; O = 16 g/mol; Ca = 40 g/mol.

8º. ¿ Cuántas moléculas de butano C4H10 hay en 348 gramos de dicho compuesto?.

DATOS: masas atómicas: C = 12 g/mol; H = 1 g/mol.

9º. Una cucharilla de 100 cm3 de capacidad, llena de agua, ¿cuántas moléculas de agua contiene?.

DATOS: H = 1 g/mol; O = 16 g/mol.

10º. ¿cuál es la masa en gramos de una molécula de amoníaco, NH3?.

DATOS: masas atómicas: N = 14 g/mol; H = 1 g/mol.

11º. Calcular:

a) Cuántos átomos de fósforo hay en 0’25 moles de P2O5

b) La masa, en gramos, de 2·1024 átomos de cinc.

DATOS: masas atómicas: P = 31 g/mol; O = 16 g/mol; Zn = 65’4 g/mol.

12º. ¿ Cuántos gramos de oxígeno hay en 0’30 moles de Be(NO3)2?.

DATOS: masas atómicas: 9 g/mol; N = 14 g/mol; O = 16 g/mol.

13º. Calcular el volumen de nitrógeno gaseoso que ocupan:

a) 50 moles de gas.b) 200 gramos de ese gas.c) 5·1025 moléculas de ese gas.

Todas las muestras están a 2 atmósferas de presión y – 10 ºC.

DATO: R = 0’082 atm·l·K-1·mol-1. Masa atómica N = 14 g/mol

EJERCICIOS DE REACCIONES QUÍMICAS

PASOS QUE SE DEBEN SEGUIR PARA REALIZAR CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS:

1. AJUSTAR LA REACCIÓN.2. A PARTIR DE LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS, SE OBTIENEN LAS RELACIONES DE PROPORCIONALIDAD QUE LIGAN A LOS REACTIVOS Y A LOS

PRODUCTOS.3. LA RELACIÓN ANTERIOR ES VÁLIDA PARA MOLES DE COMPUESTO O PARA VOLUMENES DE GASES.4. IDENTIFICAR DATOS E INCÓGNITA Y PASAR LA CANTIDAD A MOLES SI NO ESTÁ YA.5. OPERAR.

EJERCICIOS:

1. Se hacen reaccionar 100 gramos de nitrógeno gaseoso con la cantidad necesaria de hidrógeno gaseoso para dar amoníaco. Calcular:a) Cantidad de hidrógeno necesario.b) cantidad de amoníaco obtenido.c) Volumen de ambos medido a 30 ºC y 2 atmósferas de presión ( R = 0’082 atm·l·K -1·mol-1)

2. Se tiene una roca de 3 kg de masa que contiene un 25 % de calcio y se la hace reaccionar con una disolución de ácido carbónico 2 M para dar carbonato de calcio e hidrógeno gaseoso. Calcular:

a) Cantidad de calcio que hay en la roca.b) Ajustar la reacción química.c) Volumen de disolución de ácido carbónico gastada.d) cantidad de carbonato de calcio obtenido.e) Volumen de hidrógeno medido a 3 atm y 0 ºC ( R = 0’082 atm·l·K-1·mol-1)

3. Se hace reaccionar 2 kg de una muestra que tiene un 60 % de Al con 10 litros de una disolución 1’5 M de ácido sulfúrico, para dar sulfato de aluminio e hidrógeno gaseoso. Calcular:a) Reactivo en exceso y cuánto sobra.b) Cantidad de sulfato de aluminio obtenido.c) Volumen de hidrógeno medido a 3 atm y 0 ºC ( R = 0’082 atm·l·K -1·mol-1)

EJERCICIOS DE CINEMÁTICA

Busca, copia y aprende en el libro los siguientes conceptos:

SISTEMA DE REFERENCIA:

VECTOR POSICIÓN:

TRAYECTORIA:

DESPLAZAMIENTO:

VELOCIDAD MEDIA:

VELOCIDAD INSTANTÁNEA:

ACELERACIÓN MEDIA:

ACELERACIÓN INSTANTÁNEA:

MOVIMIENTO RECTILÍNEO:

MOVIMIENTO CIRCULAR:

ECUACIONES DE MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME:

ECUACIONES DE MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO:

CONDICIÓN INSTANTE FINAL EN PROBLEMAS DE ENCUENTRO Y PERSECUCIÓN:

ECUACIONES DEL MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE: CRITERIO DE SIGNOS.

CONDICIONES EN MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE PARA ALTURA MÁXIMA Y SUELO.

EJERCICIOS:

1. Un móvil tiene una velocidad de 20 m/s y se le aplica una aceleración con la que llega en 10 segundos a una velocidad de 90 km/h. Hallar la aceleración del móvil y el espacio recorrido.

2. Un cuerpo tiene una velocidad de 100 km/h y se le aplica una aceleración de – 2 m/s2. Calcular la velocidad que llevará a los 5 segundos y el tiempo necesario para detenerse completamente. En ambos casos hallar el espacio recorrido.

3. Un cuerpo A tiene una velocidad de 20 m/s y está a 200 metros de otro que tiene una velocidad de 10 m/s. Calcular el tiempo y posición en la que se encuentran si a) se mueven en el mismo sentido y b) se mueven en sentido contrario.

4. Un cuerpo se lanza hacia arriba con una velocidad de 200 m/s. Calcular la altura máxima si se sabe que el cuerpo llega al suelo con una velocidad de 250 m/s.

5. Un cuerpo se lanza hacia arriba con una velocidad de 60 m/s y 4 segundos después se lanza otro cuerpo hacia arriba con una velocidad de 40 m/s. Calcular el punto donde se encuentran.

6. Un cuerpo que se mueva a una velocidad de 20 m/s pasa en 5 segundos a 50 m/s. Hallar la aceleración, y el espacio que recorre el móvil.7. Un cuerpo que se mueve a una velocidad de 30 m/s sufre una aceleración de 5 m/s2 durante 10 segundos llegando al punto A y luego sigue durante

otros 30 segundos a velocidad constante para llegar a B, para frenar durante 10 segundos y detenerse en C. Calcular la posición, la velocidad y la aceleración en A, B y C.

8. Un automóvil se mueve a una velocidad de 90 km/h. En un instante el conductor ve un obstáculo y debe detener el coche. Si su tiempo de reacción es de 1´5 segundos y la aceleración de frenado de -10 m/s2, calcular el espacio recorrido para frenar. Si al hablar por el móvil se duplica el tiempo de reacción y por la ingesta de alcohol se triplica, calcular en ambos casos cual será el espacio recorrido antes de frenar.

EJERCICIOS DE DINÁMICA

1º. Sobre un cuerpo de 10 kg de masa se aplica una fuerza de 50 N. Si se sabe que la aceleración del cuerpo es de 3 m·s -2 calcular el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el suelo.

2º. Sobre un cuerpo de 50 kg de masa se aplica una fuerza de valor desconocido. Si parte del reposo y al cabo de 10 segundos su velocidad es de 40 m/s y el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el suelo es de 0’2, calcular el valor de la fuerza.

3º. Sobre un cuerpo de 20 kg de masa se aplica una fuerza de 100 N que forma un ángulo de 30º con respecto a la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento con respecto al suelo es de 0’2, calcular la aceleración del cuerpo.

4º. Sobre un cuerpo de 50 kg apoyado sobre el suelo cuyo coeficiente de rozamiento es de 0’25, se aplican las siguientes fuerzas: F 1: de 50 N y que forma un ángulo de 45º con respecto a la horizontal, F2: de 100 N y que forma un ángulo de -30º con la horizontal, F3: de 200 N y que forma un ángulo de 120º con la horizontal y una fuerza F4 de 50 N paralela al suelo. Dibujar el esquema de fuerzas, hallar el valor de la fuerza normal, el valor de la resultante en el eje X y la aceleración del cuerpo.

5º. Sea el siguiente sistema:

Calcular la aceleración del sistema, y las tensiones de las cuerdas.

6º. Sobre un cuerpo de 20 kg se le aplican las siguientes fuerzas:

F⃗1=200 i⃗+400 j⃗ ; F⃗2=−100 i⃗+200 j⃗ y F⃗3=40 i⃗−50 j⃗. Calcular la fuerza resultante y la aceleración.

Calcular la fuerza que habría que ejercer sobre el cuerpo para que se quede en reposo.

EJERCICIOS MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

1º. ¿Cuál es la velocidad angular en rad/s de una rueda que gira a 300 rpm?

2º. Un punto se mueve en una circunferencia de radio 5 metros con movimiento circular uniforme. Calcular su velocidad, sabiendo que cada 5 segundos recorre un arco de 2 metros. Calcular también su velocidad angular, así como la frecuencia y periodo y la aceleración centrípeta del cuerpo.

3º. Un cuerpo de 5 kg de masa recorre una circunferencia de radio 5 metros con movimiento circular uniforme, siendo 120º el ángulo girado cada 10 segundos. Calcular la velocidad angular del cuerpo, así como el periodo, la frecuencia, la velocidad lineal, la aceleración centrípeta y la fuerza centrípeta que sufre el cuerpo.

30 Kg 20 Kg 50 Kg

µA=0’2 µB=0’25 µC=0’3

F=200 N

4º. ¿Qué tiempo empleará un volante en dar 5000 vueltas si gira a razón de 6’28·103 rad/s.

5º. Un cuerpo de 5 kg de masa se mueve en una circunferencia de 5 metros de radio. Si la fuerza centrípeta que sufre es de 100 N, calcular la aceleración centrípeta, la velocidad lineal, la velocidad angular, la frecuencia y el periodo del movimiento.

6º. Un cuerpo gira en una circunferencia con una frecuencia de 0’4 herzios. Si en 10 segundos recorre una distancia de 20π metros, calcular el radio de la circunferencia, el periodo del movimiento, la velocidad lineal, la velocidad angular y la aceleración centrípeta del cuerpo.

7º. Un tren eléctrico da vueltas por una pista circular de 50 metros de radio con una velocidad constante de 10 cm/s. Calcular:

a) La velocidad angular y la velocidad lineal.b) El periodo y la frecuencia.c) La aceleración centrípeta.d) El número de vueltas que dará en 10 segundos.

8º. Un disco de 60 cm de diámetro gira a 72 rpm. Calcular:

a) El periodo y la frecuencia.b) La velocidad angular y la velocidad lineal en un punto de su periferia.c) La aceleración centrípeta en un punto de su periferia.

EJERCICIOS DE FLUIDOS

1. Expresa en atmósferas y en Pascales una presión de 1000 mbar.

2. ¿Qué presión ejerce sobre el suelo un bloque de masa 500 kg que mide 6x4x2 m cuando se apoya en su cara de 4x2m?

3. Un recipiente cilíndrico lleno de agua tiene una espita de salida de sección 2 cm2 a 2 m de la superficie. Calcula la fuerza que soporta. Nota.- Densidad del agua 1000 kg/m3.

4. Expresa en unidades del S.I la densidad de 2,5 g/cm3.

5. ¿Qué presión soporta un submarinista sumergido en agua dulce a 35 m de profundidad?

6. Una botella se encuentra hundida en agua dulce a 24 m de profundidad. Halla la fuerza sobre su tapón de 1,5 cm 2.

7. En un émbolo de 5 cm2 de una prensa hidráulica se ejerce una fuerza de 40 N. ¿Qué fuerza resultará en el émbolo de

100 cm2?

8. Un cuerpo de masa 200 kg flota en agua dulce. ¿Qué volumen de agua desaloja para mantenerse a flote? ¿Cuánto vale el empuje?

9. ¿Cuál es el peso aparente dentro del agua de un cuerpo de 300 g y volumen 50 cm3?

10. ¿Qué % de su volumen sumerge un cuerpo de masa 80g y volumen 100 cm3 cuando flota en agua dulce?

TRABAJO Y ENERGÍA

1. ¿Qué trabajo realiza un hombre para elevar una bolsa de 70 kp a una altura de 2,5 m? Sol: 1715 J 2. Un proyectil de 5 kg de masa es lanzado verticalmente hacia arriba con velocidad inicial de 60 m/s, ¿qué energía cinética posee a los 3 s? y ¿qué energía potencial al alcanzar la altura máxima?Sol: 2340,9 J y 9000 J 3. Un carrito de 10 kg de masa se mueve con una velocidad de 3 m/s, calcula:

a) La energía cinética. b) La altura que alcanzará cuando suba por una rampa sin rozamiento. Sol: a) 45 J b) 0,46 m 4. Un cuerpo de 50 N de peso se halla en el punto más alto de un plano inclinado de 20 m de largo y 8 m de alto sin rozamiento. Determina: a) La energía potencial en esa posición. b) La energía cinética si cae al pie de esa altura. c) La energía cinética si cae al pie deslizándose por la pendiente. Sol: 400 J en todos los casos 5. Un proyectil de 0,03 N de peso atraviesa una pared de 20 cm de espesor, si llega a ella con una velocidad de 600 m/s y reaparece por el otro lado con una velocidad de 400 m/s, ¿cuál es la resistencia que ofreció el muro?Sol: 1530,6 N 6. Un vagón de 95000 kg de masa que desarrolla una velocidad de 40 m/s, aplica los frenos y recorre 6,4 km antes de detenerse. ¿Cuál es la resistencia ejercida por los frenos?Sol: 11875 N 7. En la cima de una montaña rusa, un coche y sus ocupantes cuya masa total es 1000 kg, están a una altura de 40 metros sobre el suelo y llevan una velocidad de 5 m/s. ¿Qué velocidad llevará el coche cuando llegue a la cima siguiente, que está a una altura de 20 metros sobre el suelo? Sol: 20,42 m/s 8. Una grúa levanta 2000 kg a 15 m del suelo en 10 s, expresa la potencia empleada en caballos de vapor y en vatios. Sol: 40 CV y 29400 W

9. Un motor de 120 CV es capaz de levantar un bulto de 2 Toneladas hasta 25 m, ¿cuál es el tiempo empleado?Sol: 5,5 s 10. ¿Qué potencia deberá poseer un motor para bombear 500 l de agua por minuto hasta 45 m de altura?

Sol: 3675 W 11. ¿Cuál será la potencia necesaria para elevar un ascensor de 45000 N hasta 8 m de altura en 30 segundos?¿Cuál será la potencia nominal del motor que necesitamos si el rendimiento es de 0,65?Sol: a) 12000 W b) 18461,5 W 12. Calcular la potencia de una máquina que eleva 20 ladrillos de 500 g cada uno a una altura de 2 m en 1 minuto. Sol: 3,27 W 13. Una persona sube una montaña hasta 2000 m de altura, ¿cuál será su energía potencial si pesa 750 N? Sol: 1500000 J 14. Se dispara verticalmente y hacia arriba un proyectil de 500 gramos con velocidad de 40 m/s. Calcula: a) La altura máxima que alcanza. b) La energía mecánica en el punto más alto. c) Su velocidad cuando está a altura 30 metros. Sol: a) 81,63 m b) 400 J c) 31,81 m/s