CURSO DE INGRESO EXTENDIDO 2018 SEGUNDA PARTE. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Química

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1 CURSO DE INGRESO EXTENDIDO 2018 SEGUNDA PARTE Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales Química

2 SEGUNDA PARTE UNIONES QUÍMICAS Hasta ahora vimos: qué son los sistemas materiales, que la materia está formada por átomos y/o moléculas, por qué se combinan los átomos, pero de qué forma se unen los átomos entre sí para formar la materia? Las Uniones químicas es lo que vamos a ver en esta unidad y además vamos a ver de qué forma, cada tipo de unión condiciona las propiedades de la materia formada. Antes de abordar la resolución de los siguientes ejercicios, se sugiere la lectura del tema del libro Química General para agronomía o del libro Principios básicos de química. TEMARIO: Regla del octeto. Tipos de enlaces. Enlace Metálico. Enlace iónico o electrovalente. Enlace covalente. Estructuras de Lewis. Híbridos de resonancia. Transición entre enlace covalente e iónico. Tipos de enlaces y propiedades de las sustancias. Cristales iónicos. Moléculas covalentes polares y no polares. Cristales macromoleculares. Cristales metálicos. GUIA DE ESTUDIO: 1. Mencione la regla del octeto. 2. Qué son los símbolos de Lewis? 3. Cómo se forma un enlace iónico? 4. Qué es una unión covalente? A qué se llama unión covalente coordinada o dativa? 5. Dentro de los enlaces covalentes podemos encontrar en laces polares y no polares. Diferencie ambos tipos de enlaces. En qué casos espera que se forme cada uno de ellos? 6. Qué es un enlace metálico? 7. Diga cómo varían el punto de fusión, la dureza y la conductividad eléctrica, para los cinco tipo de sustancias: cristal iónico, molécula polar, molécula no polar, cristales metálicos y cristales macromoleculares. Qué estado de agregación esperaría encontrar en cada caso a temperatura ambiente? Mencione ejemplos de compuestos que presenten cada uno de los enlaces anteriores. 8. Qué es la Teoría de Repulsión de pares electrónicos de la capa de Valencia (TRePEV)? Qué establece la TRePEV? Indique la geometría esperada para las siguientes moléculas: CO 2, SO 2, SO 3, HF, NH 3, CF 4, H 2O, CHCl 3 9. Indicar cuales de los enlaces presentes en las moléculas anteriores espera que sean polares? Cuáles de las moléculas anteriores espera que sean polares? EJERCICIOS DE APLICACIÓN 1) Para el siguiente esquema de la tabla periódica (dado en forma genérica), diga si las afirmaciones son verdaderas o falsas: 1 I II III IV V VI VII VIII 2 A B C J L Q 3 D K M R 4 E P W S 5 F Z X Y T 6 G H I 7 U a) L y F se combinan químicamente. b) La fórmula del compuesto que forman J y E cuando se combinan entre sí es JE 2. c) La unión química entre K y L es iónica

3 d) La unión química entre J y G es iónica. e) La fórmula de un compuesto entre K y C será K 3C 2. f) La unión química entre átomos de L y D en un compuesto será predominantemente covalente. g) Los elementos Q, R, S son químicamente inertes 2) Dada una serie de sustancias en la columna I y una serie de tipos de unión química en la columna II, coloque el o los números de la columna II que correspondan a los tipos de enlaces presentes en las sustancia de la columna I. (Cada número puede usarse más de una vez o en ningún caso): I Nitrógeno (N 2) Ioduro de hidrógeno (HI) Sulfito de sodio (Na 2SO 3) Cloruro de sodio (NaCl) Oxígeno (O 2) Acido fosfórico (H 3PO 4) II 1. Covalente polar 2. Covalente doble 3. Covalente triple 4. Electrovalente 5. Covalente no polar 6. Covalente simple 3) Marque con X las propiedades que se explican con el concepto de unión metálica: a) tienen alto punto de fusión y ebullición ( ) b) tienen brillo metálico ( ) c) forman hilos y láminas delgadas ( ) d) sólo conducen la corriente eléctrica en solución o fundidos ( ) e) no se producen alteraciones por la conducción de la corriente eléctrica ( ) 4) Represente las estructuras de Lewis de los siguientes compuestos y especifique los tipos de enlace presentes: NH 3 SiCl 4 PCl 3 N 2O 5 HCl HClO CO 2 SO 2 H 2S Br 2 O 2 H 3PO 3 H 2SO 3 HF SO 3 Cl 2 5) Represente las estructuras de Lewis de los siguientes compuestos iónicos (suponga que las especies son tan simétricas como sea posible y que los elementos cumplan la regla del octeto): NaCl KIO Ca(HSO 4) 2 BaI 2 Na 2HPO 4 Ca(NO 3) 2 (NH 4) 2CO 3 K 2SO 3 KF MgBr 2 Na 2SO 4 Al 2S 3 Na 3PO 4 6) Llene los espacios en blanco con los términos indicados más abajo de modo de hacer verdaderas las siguientes proposiciones: a) Los metales alcalinos suelen formar... al... un electrón para adquirir la estructura electrónica del gas noble... (que es el más cercano) de la tabla periódica. b) Los compuestos electrovalentes o... se caracterizan por poseer... punto de fusión y ser... en agua. c) Entre un átomo de un elemento del grupo I y un halógeno se forma un enlace.... d) Los compuestos formados entre no metales se denominan..., poseen... punto de fusión y no son buenos conductores de la corriente eléctrica. e) Los elementos del grupo VII se denominan..., tienden a... electrones y forman... con configuración electrónica igual al gas noble... f) La unión... resulta de la atracción electrostática entre iones de carga opuesta. g) La capacidad de un átomo para atraer electrones cuando forma un enlace químico se denomina... solubles, iónica, electronegatividad, siguiente, aniones, iónicos, compuestos covalentes, ganar, perder, cationes, anterior, alto, bajo, halógenos. 7) De acuerdo con la estructura (iónica o covalente) predecir cuáles de las siguientes sustancias: CO 2, Na 2SO 4, Li, O 2, SO 3, Ca(NO 3) 2 a) conducirán la corriente eléctrica b) tendrán elevado punto de ebullición c) estarán en estado sólido a temperatura ambiente d) se disolverán en agua 8) Dados los elementos X (que forma iones X 3+ y que está ubicado en el segundo período), e Y (de estructura electrónica 1s 2 2s 2 2p 5 ): a) indique la fórmula genérica del compuesto que forman X e Y

4 b) prediga el tipo de enlace que presenta dicho compuesto. c) enuncie propiedades físicas y químicas de este tipo de compuesto. 9) Dados los elementos W (que forma iones X 2 y está ubicado en el segundo período), y X que se encuentra ubicado en período 2 y grupo VII: a) indique la fórmula genérica del compuesto que forman X e W. b) prediga el tipo de enlace que presenta dicho compuesto. c) enuncie propiedades físicas y químicas de este tipo de compuesto. 10) Ordene las siguientes sustancias según el orden creciente del carácter iónico de sus enlaces: KF CaCl 2 MgS HBr NaCl HCl Fe 2O 3 SO 2 11) Dadas las siguientes moléculas: HF Cl 2 SO 2 I 2 SO 3 CCl 4 NH 3 CO 2 CH 4 H 2O CH 3Cl, indique en base a la TRePEV la forma de las moléculas, si serán polares o no polares y las cargas parciales con δ+ y δ donde existan 12) Represente las estructuras de Lewis de los siguientes compuestos: 1. Na 2S 2. Ca(NO 3) 2 3. Li 2HPO 3 4. Ca(OH) 2 5. KOH 6. K 2SO 4 7. HCl 8. HClO 9. CO SO H 2S 12. SiF LiCl 14. HF 15. P 2O MgCl H 3AsO KIO 19. H 2SO HClO Ca(BrO 3) Ca(HSO 4) O CaBr PCl (NH 4) 2CO N 2O KCl 29. MgCl Al 2S H 3PO H 2SO NH H 3AsO SO Cl NaF 38. CaCl Fe 2(SO 3) Cr(ClO 3)

5 FORMULACIÓN, NOMENCLATURA Y DISOCIACIÓN Vimos antes que los átomos se combinan formando compuestos constituidos por distinta cantidad de átomos de distintos elementos. La nomenclatura química (del latín nomenclatūra) es un conjunto de reglas o fórmulas que se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos químicos. Para poder nombrar un compuesto químico, primero debemos saber determinar los estados de oxidación de los elementos que lo forman, saber de qué tipo de compuesto estamos hablando y conocer las reglas de nomenclatura para poder aplicarlas. Para estudiar las reglas de asignación de estados de oxidación, la clasificación de compuestos inorgánicos y las reglas de nomenclatura antes de poder abordar los ejercicios que presentamos a continuación, sugerimos la lectura del libro Principios básicos de química. TEMARIO: Estado o número de oxidación. Estados de oxidación y tabla periódica. Óxidos. Peróxidos. Hidruros metálicos. Hidruros covalentes. Hidróxidos. Ácidos ternarios. Sales. Nomenclatura Sistemática de Stock o de Numeración Romana. Sistema de Prefijos Griegos. Sistema funcional antiguo. GUÍA DE ESTUDIO: 1. Indique cuales elementos en la tabla periódica presentan habitualmente estado de oxidación positivo y cuales negativos. Indique cuales elementos presentan siempre estado de oxidación positivo. 2. Escriba las reglas de asignación de estados de oxidación. 3. Teniendo en cuenta que los compuestos son especies neutras (con mismo número de cargas positivas y negativas) indicar la fórmula de los siguientes Indicar la fórmula que deberán tener los compuestos formados por cada par de iones: Br O 2 AsO 4 3 SiO 4 4 K + Ba +2 Al +3 Pb Indicar qué tipo de elementos (metal, no metal, oxígeno, hidrógeno) y con qué estado de oxidación (signo y magnitud) encontrará en cada uno de los siguientes tipos de compuestos: óxidos, peróxidos, hidruros metálicos, hidruros covalentes, sales binarias, oxoácidos, sales oxigenadas, sales oxigenadas con hidrógeno. 5. Describa las reglas de nomenclatura para cada uno de los tipos de compuestos mencionados en el inciso anterior. FORMULACIÓN EJERCICIOS DE APLICACIÓN 1) Enunciar las reglas de asignación de estados de oxidación. 2) Aplicando las reglas de asignación correspondientes, deduzca los números de oxidación de cada elemento en las siguientes especies: CaH 2 KOH K 2SO 4 Na 2O HCl HClO CaO 2 K 2O CaO Al 2O 3 CO 2 V 2O 5 SO 2 H 2S KCl CaO Br 2 MgCl 2 Na 2S Al 2S 3 O 2 H 3PO 3 H 2SO 3 NH 3 HF H 3AsO 4 SO 3 Cl 2 BF 3 Na 2Cr 2O 7 BrO 2 CO 3 2 HPO 4 2 O 3 SO 3 2 NH 4 + ClO 3 PO 4 3 3) Indique qué tipo de compuesto es cada uno de los presentes en el ejercicio 2. 4) Los compuestos neutros deben tener igualdad de cargas positivas y negativas y usualmente la menor relación posible entre los átomos de cada elemento. Escribir las fórmulas de todos los compuestos que se pueden formar con los siguientes iones

6 NH 4 + Ca 2+ Fe 3+ Pb 4+ Cr 6+ V 5+ Mn 7+ Cr 3+ I NO 2 HCO 3 HAsO 4 2 HPO 3 2 PO 4 3 SO 4 2 5) Escriba la fórmula formal de los óxidos e hidróxidos de los siguientes metales, con el número de oxidación indicado: Elemento Óxidos Hidróxidos Símbolo N oxid K +1 Mg +2 Al +3 Pb +2 Pb +4 Cu +1 Cu +2 Fe +2 Fe +3 6) Escriba la fórmula de los óxidos y oxoácidos de los siguientes no metales, con el número de oxidación indicado: Elementos Óxidos Oxácidos Símbolo N oxid C +2 C +4 N +2 N +3 N +4 N +5 Cl +1 Cl +3 Cl +5 Cl +7 7) Para formar aniones oxigenados, pueden agregarse tantos átomos oxígeno (con estado de oxidación 2) como para superar la carga positiva del átomo central. Teniendo presente esto escriba los aniones que pueden tener las siguientes especies centrales: S(+6), N(+5), C(+4), Br(+7), I(+3), Cl(+1). 8) Algunos aniones obtenidos por el método anterior pueden también presentarse con un átomo de oxígeno adicional. Esto ocurre con: P(+3), P(+5), As(+3), As(+5), B(+3), Si(+4). Escriba sus fórmulas. Distinga los meta y los orto compuestos. 9) Dados los siguientes pares de oxácidos: HAsO 2 H 3AsO 3 HPO 3 H 3PO 4 H 2SiO 3 H 4SiO 4 HBO 2 H 3BO

7 a) Determine el estado de oxidación del átomo central. b) Compare los pares de fórmulas y establezca diferencias. 10) Dé la fórmula y el nombre de cada una de las sales que se forman por combinación de las especies indicadas: Al +3 Co +2 Co +4 NH 4 + S 2 Cl (SO 4) 2 (NO 3) (PO 4) 3 (ClO 3) NOMENCLATURA: de la fórmula química a su nombre 11) Nombrar los óxidos e hidróxidos del ejercicio 5. 12) Nombrar los óxidos y oxácidos del ejercicio 6. 13) Nombrar cada uno de los siguientes oxácidos: HAsO 2 H 3AsO 3 HPO 3 H 3PO 4 H 2SiO 3 H 4SiO 4 HBO 2 H 3BO 3 14) Nombrar los siguientes iones: a) ClO 4 2 b) SO 4 2 c) HPO 4 d) H 2PO 1 4 e) IO 2 f) CO 3 g) BrO 2 h) BO 2 i) ClO 3 j) NO 2 + k) NH 4 l) MnO 4 m) CN n) Cr 2O o) PO 3 15) Los metales con altos números de oxidación dan oxoaniones (aniones con oxígeno). Entre ellos figuran: Mn (VI), Mn (VII), Cr (VI). Escriba las fórmulas de: permanganato de potasio, manganato de sodio y cromato de bario. 16) Nombrar las sales del problema 4. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA: del nombre a la fórmula química 17) Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos: 1. óxido de bromo (V) 2. hidrógeno sulfato de cobalto(ii) 3. dióxido de azufre 4. nitrito férrico 5. fluoruro de aúrico 6. hipoclorito de sodio 7. nitrato de amonio 8. dihidrógeno fosfito de magnesio 9. fosfato de zinc 10. hidruro de calcio 11. ácido periódico 12. sulfito de aluminio 13. óxido cúprico 14. bromato de cobre (I) 15. perclorato de hierro (II) 16. hidróxido de plata 17. ácido bromhídrico 18. óxido de arsénico (III) 19. ácido metabórico 20. trióxido de dihierro 21. heptóxido de dicloro 22. hidrógeno sulfuro de bario 23. cloruro de potasio 24. hidrógeno carbonato plata 25. ácido fosforoso 26. carbonato de cromo(iii) 27. ácido hipocloroso 28. trióxido de difósforo 29. flururo de cobalto (II) 30. fosfato ferroso 18) Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos:

8 1. óxido potasio 2. óxido de niquel (II) 3. ozono 4. peróxido de hidrógeno 5. ácido nitroso 6. bromito de potasio 7. carbonato de calcio 8. dióxido de nitrógeno 9. ácido nítrico 10. hidróxido de niquel (II) 11. óxido de nitrógeno (III) 12. ácido periódico 13. cloruro de plata 14. hidrógeno fosfato de calcio 15. fosfato de magnesio 16. hidrógeno arsenito de plata 17. ácido iódico 18. tetróxido de dinitrógeno 19. fosfato férrico 20. hidrógeno fosfito de zinc 21. nitrato aúrico 22. sulfuro de litio 23. cloruro de amonio 24. hidrógeno sulfuro de potasio 25. óxido de cromo (III) 26. hidrógeno carbonato de sodio 27. sulfito de aluminio 28. peróxido de sodio 29. bromuro aúrico 30. ioduro de hidrógeno 31. hidróxido de calcio 32. ácido perbrómico 33. hidruro de magnesio 34. óxido plumboso 19) Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos: 1. óxido de nitrógeno (III) 2. dihidrógeno fosfito de cobalto(ii) 3. dióxido de azufre 4. sulfato cuproso 5. cloruro de cúprico 6. peróxido de calcio 7. clorato de amonio 8. hidrógeno fosfato de zinc 9. sulfito de magnesio 10. hidruro de litio 11. ácido brómico 12. hidrógeno sulfito de calcio 13. óxido mercúrico 14. fluoruro de cobre (I) 15. bromito de plomo (IV) 16. óxido de bario 17. sulfuro de bario 18. ácido bromhídrico 19. óxido de arsénico (III) 20. trióxido de dinitrógeno 21. hidrógeno sulfuro de cromo(iii) 22. heptaóxido de dicloro 23. bromuro de bario 24. perclorato de plata 25. óxido arsenioso 26. ácido metafosfórico 27. pentóxido de divanadio 28. nitrógeno 29. clorito cuproso 30. trióxido de dicromo DISOCIACIÓN 20) Al disolverse en agua los compuestas iónicos se separan en iones, manteniendo sus enlaces covalentes. Nombrar los compuestos y representar la disociación de los siguientes compuestos: NaF, CaCl 2, K 2SO 3, Li 3AsO 4, Fe 2(SO 3) 3, Cr(ClO 3) 3, CaHPO 4, Mg(HSO 4) 2. 21) Plantear la disociación de las sales de los EJERCICIOS 17, 18 y ) Plantear la disociación de los ácidos e hidróxidos de los EJERCICIOS 17, 18 y

9 CLASIFICACIÓN DE COMPUESTOS INORGÁNICOS COMPUESTOS BINARIOS: ÓXIDOS: elemento oxígeno (+n) (2) MgO Fe2O3 N2O5 SO3 PbO2 PERÓXIDOS: elemento oxígeno (+n) (1) Na2O2 H2O2 BaO2 HIDRUROS METÁLICOS: metal hidrógeno (+n) (1) NaH MgH2 CaH2 HIDRUROS NO METÁLICOS (o covalentes): no metal hidrógeno (hidrácidos) (n) (+1) HCl HF H2S SALES BINARIAS (no oxigenadas): metal no metal (+n) (m) V VI VII (3) (2) (1) NaCl FeCl2 CaF2 K2S

10 COMPUESTOS TERNARIOS: HIDRÓXIDOS: metal oxígeno hidrógeno metal OH (+n) (2) (+1) M(OH)n NaOH Ca(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)2 OXOÁCIDOS: hidrógeno no metal oxígeno (+1) (+n) (2) IV V VI VII H2SO3 HClO2 HNO3 H3PO4 SALES OXIGENADAS: metal no metal oxígeno (+m) (+n) (2) IV V VI VII Na2SO4 KClO3 NaNO2 Na3PO4 Mg(NO3)2 COMPUESTOS CUATERNARIOS: SALES OXIGENADAS HIDROGENADAS: metal hidrógeno no metal oxígeno (+m) (+1) (+n) (2) NaHCO3 Na2HPO4 Ca(HSO4)