FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

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TEMA 4

LOS CAMBIOS QUÍMICOS Y

LA TEORIA ATÓMICA DE LA MATERIA

En los cambios de estado no desaparece una sustancia y aparece en su lugar otra nueva.

Sencillamente cambia la manera en la que se organizan las moléculas.

Si te fijas, las moléculas siguen siendo las mismas antes y después del cambio. A este tipo

de cambios se les denomina cambios físicos, pues las sustancias siguen siendo las mismas

antes y después del cambio. Por lo tanto, en los cambios físicos las moléculas también son

las mismas antes y después del cambio. Otros ejemplos de cambios físicos son la dilatación

y la contracción, etc.

Sin embargo, la materia puede experimentar otro tipo de cambios en los que sí que

desaparecen unas sustancias y en su lugar aparecen sustancias nuevas. Por ejemplo, cuando

freímos un huevo, cuando quemamos un papel, cuando echamos una pastillas efervescente

en agua, etc. Nos damos cuenta que aparecen sustancias nuevas porque presentan

propiedades diferentes: al freír un huevo la clara pasa de ser líquida y transparente a ser

blanca y sólida; el papel desaparece al quemarse y aparece humo y cenizas; cuando la

pastilla efervescente cae en el agua aparece un gas que no había antes.

A este tipo de cambio lo llamamos cambios químicos. En ellos desaparecen unas

sustancias y en su lugar aparecen otras nuevas. Por lo tanto, también desaparecen un tipo

de moléculas y aparecen otras nuevas en su lugar.

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A1. Indica cuáles de los siguientes cambios son físicos y cuáles son químicos.

a) Nos fumamos un cigarro:

b) Congelamos agua:

c) Asamos un filete:

d) Hacemos la digestión:

e) La fotosíntesis:

f) Hacemos un batido de leche, plátano y galletas:

g) Un globo con aire se hincha cuando se pone al sol:

h) La formación de escarcha:

i) Una naranja se pudre con el tiempo:

j) Disolvemos sal en agua:

k) Quemamos butano:

A2. Completa las frases que hay debajo de cada imagen, identificando si representan un

cambio físico o un cambio químico.

Es un cambio _________ porque las moléculas son __________ al principio y al ________.

Es un cambio _________ porque las moléculas son __________ al principio y al ________.

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A3. Las imágenes representan la colisión entre dos moléculas diferentes. Indica en qué caso SÍ

habrá cambio químico y en qué caso NO lo habrá, justificando tus respuestas.

En este caso ____ habrá cambio químico

porque …

En este caso ____ habrá cambio químico

porque …

Para poder explicar cómo es posible que

desaparezcan unas moléculas y aparezcan

otras diferentes en los cambios químicos, los

científicos tuvimos que crear una teoría que

llamamos teoría atómica.

Según esta teoría, las moléculas están

formadas por partículas más pequeñas

llamadas átomos. Los átomos que forman las

moléculas están fuertemente unidos entre sí.

Así, cuando se produce un cambio

químico es porque al chocar unas

moléculas con otras se rompen los

enlaces entre los átomos formándose

enlaces nuevos y dando lugar a

moléculas diferentes.

Pero ¡atención!: los átomos siguen

siendo los mismos antes y después del

cambio químico, sólo cambia la manera

en la que se combinan.

John Dalton (1766-1844)

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A4. Escribe el símbolo de cada uno de los siguientes tipos de átomos (elementos químicos):

Hidrógeno: ____ Helio: ____ Carbono: ____ Calcio: ____

Cadmio: ____ Cobalto: ____ Cobre: ____ Cromo: ____

Cloro: ____ Nitrógeno: ____ Níquel: ____ Neón: ____

Sodio: ____ Magnesio: ____ Manganeso: ____ Fósforo: ____

Azufre: ____ Plata: ____ Oro: ____ Hierro: ____

A5. Escribe el nombre del elemento químico que corresponde a cada uno de los siguientes

símbolos:

O: __________ F: __________ Al: __________ Ar: __________

K: __________ Zn: __________ Br: __________ Kr: __________

Sn: __________ I: __________ W: __________ Pt: __________

Hg: __________ Pb: __________ Rn: __________ Ra: __________

U: __________ Pu: __________ B: __________ As: __________

Amoníaco

Dióxido de

carbono

Ácido

sulfúrico

Agua

Con el desarrollo de la teoría atómica los científicos fuimos

descubriendo los diferentes átomos que forman las

moléculas, y llegamos a contabilizar cerca de cien tipos de

átomos distintos. A cada tipo de átomos le denominamos

elemento químico, le damos un nombre y lo representamos

por un símbolo. Todos los átomos conocidos se recogen en

la tabla periódica, que estudiaremos más adelante.

Y finalmente ideamos una manera de representar a cada sustancia a partir de los átomos que

contenían sus moléculas. Así fue como aparecieron las fórmulas químicas de las sustancias.

Cuando representamos al agua como H2O estamos indicando que cada molécula de agua está

formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O)

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A6. A partir de las siguientes fórmulas indica cuántos átomos de cada tipo constituyen la

molécula de la sustancia correspondiente. Dibuja una posible molécula. Hazlo como en el

ejemplo:

Dióxido de carbono

CO2

Cada molécula de dióxido de carbono

contiene un átomo de carbono y dos

átomos de oxígeno

Oxígeno

O2

Amoníaco

NH3

Hierro

Fe

Ácido nítrico

HNO3

Fósforo

P5

Agua oxigenada

H2O2

Neón

Ne

A7. ¿Qué tienen en común todas las moléculas de la izquierda en el ejercicio anterior? ¿Qué

tienen en común todas las moléculas de la derecha?

Según la teoría atómica, todas las sustancias cuyas moléculas sólo

tienen un tipo de átomos las llamamos sustancias simples o

elementos. Por el contrario, todas las sustancias cuyas moléculas

tienen dos o más tipos de átomos las llamamos compuestos

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A8. Indica cuáles de las siguientes sustancias conocidas son simples y cuáles son compuestos.

Fíjate en su fórmula para decidir tu respuesta:

Agua (H2O): Gas oxígeno (O2):

Azúcar (C12H22O11): Gas helio (He):

Aluminio (Al): Glucosa (C6H12O6):

Sal común (NaCl): Ácido cítrico (C6H8O7):

Cobre (Cu): Alcohol etílico (C2H6O):

Gas nitrógeno (N2): Azufre (S8):

Ácido sulfúrico (H2SO4): Sosa cáustica (NaOH):

Agua oxigenada (H2O2): Propano (C3H8):

A9. Completa la siguiente tabla siguiendo el ejemplo de la primera fila:

Representación

atómico-molecular

Moléculas presentes

(simple/compuesto)

Mezcla heterogénea

Disolución

Sustancia pura

Homogéneo o Heterogéneo

Sólido

Líquido

Gas

Sistema (ver final de la tabla)

Sustancia

compuesto

Sustancia simple

Disolución de

dos sustancias Homogéneo Líquido

Disolución de

cloro (Cl2) en

agua (H2O)

Con lo que ya sabemos de la teoría cinético-molecular y de la teoría atómica,

somos capaces de realizar la representación atómico-molecular de las

mezclas y de las sustancias puras.

Para ello, conviene tener en cuenta que una sustancia pura está formada sólo

por una sola clase de moléculas, mientras que una mezcla de dos sustancias

contendrá dos clases de moléculas distintas. Si la mezcla es de tres sustancias,

contendrá tres clases diferentes de moléculas. Y así sucesivamente.

John Dalton

(1766-1844)

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Identifica cada uno de los sistemas anteriores con los que se mencionan a continuación:

- Disolución gaseosa de nitrógeno (N2) y oxígeno (O2)

- Mezcla heterogénea de hierro (Fe) y aluminio (Al)

- Disolución de cloro (Cl2) en agua (H2O)

- Disolución sólida (aleación) de cobre (Cu) y cinc (Zn)

- Dióxido de carbono (CO2) gaseoso

- Mezcla heterogénea de plomo (Pb) y agua (H2O) con hidrógeno (H2)

- Mezcla heterogénea de sal (NaCl) y agua (H2O)

H2O ¿Cuál será la masa de una sola molécula

de agua?

Según la Teoría cinético molecular, una cierta cantidad de agua está

formada sólo por moléculas de agua. Así, podemos entender que la

masa de esa cierta cantidad de agua equivaldrá a la suma de la masa

de todas las moléculas de agua que contiene. Por lo tanto, tiene

sentido hablar de la masa de cada molécula de agua y tratar de buscar

su valor, que será pequeñísimo. Pero, ¿cómo podemos conocer la

masa de una molécula de agua cuya fórmula sabemos que es H2O?

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A10. Observa las masas (en gramos) de algunos átomos calculadas por los

científicos:

mO = 0,000 000 000 000 000 000 000 026 576 g

mAu = 0,000 000 000 000 000 000 000 327 217 g

mH = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 661 g

mCl = 0,000 000 000 000 000 000 000 058 965 g

mFe = 0,000 000 000 000 000 000 000 092 767 g

a) Ordénalas de menor a mayor:

______ < ______ < ______ < ______ < ______

b) Vamos a utilizar la menor de todas (mH) como unidad de medida en vez del gramo. Así no

saldrán números tan pequeñísimos. Escribe todas ellas en comparación con la menor y

compara los resultados con los que aparecen en la tabla periódica:

Oxígeno Oro

Hidrógeno Cloro

Hierro

Según la Teoría atómica, si la fórmula del agua es H2O es porque su molécula contiene

dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Por tanto, cabe esperar que la masa de una

molécula de agua equivalga a la masa de los dos átomos de hidrógeno más la masa del

átomo de oxígeno:

2( ) H H Om H O m m m

Masa molecular del agua

Masa atómica del hidrógeno

Masa atómica del hidrógeno

Masa atómica del oxígeno

Por suerte, los científicos y las científicas han podido

determinar las masas de todos los átomos conocidos, pero han

obtenido valores extremadamente pequeños, como es natural

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A11. Busca en la tabla periódica las masas atómicas de los siguientes elementos, redondéalas

al primer decimal y escribe su significado químico. Hazlo como en el ejemplo:

A12. Calcula las masas moleculares de las siguientes sustancias, redondéalas

al primer decimal y explica su significado químico. Hazlo como en el

ejemplo:

Por lo tanto, es mucho mejor utilizar la mH como

unidad para expresar la MASA ATÓMICA en vez del

gramo. Así los valores son más sencillitos de trabajar.

Los científicos llamamos unidad de masa atómica (u)

a la masa de un solo átomo de hidrógeno:

1Hm u

Plata

mAg = 107,9 u

La masa de un átomo de

plata es 107,9 veces mayor

que la masa de un átomo

de hidrógeno

Calcio

mCa = u

La masa de un átomo de

calcio es …

Uranio

La masa de un átomo de

uranio es …

Mercurio

Helio

Yodo

Ahora ya podemos calcular las masas de las moléculas si

conocemos sus fórmulas. A la masa de una molécula de agua le

llamamos MASA MOLECULAR del agua, y así con todas las

sustancias. Las masas moleculares también se expresan en

unidades de masa atómica (u)

Agua (H2O)

2( ) 2· 2·1 16 18H Om H O m m u u u

La masa de una molécula de agua es 18 veces

mayor que la masa de un átomo de hidrógeno

Amoníaco (NH3)

3( )m NH

La masa de una molécula de amoníaco es ____ veces

mayor que la masa de un átomo de hidrógeno

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A13. Busca información sobre cada una de las sustancias del ejercicio anterior, indica si su

procedencia es natural o artificial y escribe brevemente la importancia o utilidad más

destacada de cada una de ellas (utiliza sólo el espacio reservado para ello, tal y como hemos

hecho con el agua):

Agua (H2O) Es una sustancia que está presente en la naturaleza, forma parte de todos los seres vivos y sin ella sería

imposible la vida tal y como la conocemos. Una de sus características más importantes es que es un

disolvente universal, siendo capaz de disolver un montón de sustancias diferentes, razón por la que la

utilizamos para beber, para lavar, para cocinar, etc.

Amoníaco (NH3)

Carbonato de calcio (CaCO3)

Carbonato de calcio (CaCO3)

3( )m CaCO

La masa de una molécula de carbonato de calcio es

…

Glucosa (C6H12O6)

6 12 6( )m C H O

Ácido sulfúrico (H2SO4)

2 4( )m H SO

Dióxido de carbono (CO2)

2( )m CO

Hidróxido de sodio (NaOH)

( )m NaOH

Butano (C4H10)

4 10( )m C H

Hipoclorito de sodio (NaClO)

( )m NaClO

Alcohol etílico (C2H6O)

2 6( )m C H O

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Glucosa (C6H12O6)

Ácido sulfúrico (H2SO4)

Dióxido de carbono (CO2)

Hidróxido de sodio (NaOH)

Butano (C4H10)

Hipoclorito de sodio (NaClO)

Alcohol etílico (C2H6O)

Para finalizar realiza la ficha 1.

FIN