Tercera semana del primer periodo grado noveno

Estado de oxidación

 

Se define como la carga imaginaria que tendría un átomo, si se cuentan sus electrones de acuerdo a un conjunto acordado de reglas de la IUPAC. 

 

Primera regla:El estado de oxidación para elementos libres es cero.

Br₂  F₂  Fe 

Segunda regla: El estado de oxidación del hidrógeno es +1 y del oxígeno -2 en la mayoria de los compuestos.

Na₂O   H₂SO₄  Fe₂O₃  HCl   H₃PO₄  NaOH

Cuando el hidrógeno se encuentra unido con un metal tiene estado de oxidación -1, y el oxígeno en este caso en particular que se muestra a continuación.

H₂O₂     KH   CaH₂

Tercera regla: La suma algebráica de los estados de oxidación en una molécula neutra siempre es igual a cero, mientras que en un ión poliatómico es igual a la carga del ión.

H₂O          (OH)^-

Reglas auxiliares: los elementos del grupo 1 o IA siempre tienen estado de oxidación +1, y los elementos del grupo 2 o IIA tienen estado de oxidación +2.

MgCl₂                  Na₂(SO₄)

Tabla valencias de mape-sscc

Segunda semana del primer periodo grado noveno

Tabla periódica de los elementos químicos

Se denomina tabla periódica de los elementos químicos o simplemente tabla periódica a una herramienta gráfica en la que figuran todos los elementos químicos conocidos en la naturaleza, organizados mediante el número de protones de cada uno de sus átomos, también llamado número atómico, y tomando en cuenta la configuración de sus electrones, y cada una de las propiedades químicas especificas que presentan.

Átomo

De esta manera, los elementos que se comportan de manera semejante ocupan renglones cercanos, y se identifican en grupos (se denominan columnas, diesiocho en total) y peiódos (se deniminan filas, siete en total). En principio, toda la materia conocida del universo está compuesta por diversas combinaciones de los elementos presentes en la tabla periódica, hata el momento se reportan 118 elementos químicos.

Tabla periódica

La tabla periódica se considera actualmente una herramienta fundamental para las ciencias naturales, como la química y la biología, que se actualiza constantemente con el pasar de los años.

Distribucíon de la tabla periódica

La tabla periódica está distribuida en 7 filas horizontales, llamadas periodos y 18 columnas verticales, denominadas grupos. En ella se encuentran ordenados y clasificados cada uno de los elementos químicos. Aquí encontrarás los grupos de la tabla periódica.

En la actualidad la Tabla periódica de los elementos químicos es obra del químico austríaco Friedrich Adolf Paneth y del químico suizo, Alfred Werner. En ella los elementos conocidos hasta el momento se clasifican en orden según su número atómico, con una estructura de dieciocho columnas, y siete filas. A las filas se las conoce como períodos, y a las columnas, como grupos.

IUPAC	Europa	EE. UU.	Nombre
Grupo 1	IA	IA	Metales alcalinos
Grupo 2	IIA	IIA	Metales alcalinotérreos
Grupo 3	IIIA	IIIB	Metales de transición Los elementos del bloque f, lantánidos y actínidos reciben la denominación de metales de transición interna o tierras raras.
Grupo 4	IVA	IVB
Grupo 5	VA	VB
Grupo 6	VIA	VIB
Grupo 7	VIIA	VIIB
Grupo 8	VIIIA	VIIIB
Grupo 9
Grupo 10
Grupo 11	IB	IB
Grupo 12	IIB	IIB
Grupo 13	IIIB	IIIA	Térreos
Grupo 14	IVB	IVA	Carbonoideos
Grupo 15	VB	VA	Nitrogenoideos
Grupo 16	VIB	VIA	Anfígenos o calcógenos
Grupo 17	VIIB	VIIA	Halógenos
Grupo 18	VIIIB	VIIIA	Gases nobles

 Tabla 1. Nombres de los grupos de la tabla periódica

Introducción a la química grado noveno primer período

Sustancias inorgánicas

Se denomina sustancia inorgánica a toda sustancia que carece de átomos de carbono en su composición química, con algunas excepciones. Un ejemplo de sustancia inorgánica es el ácido sulfúrico o el cloruro de sodio (sal de mesa). Básicamente de compuestos así trata la química inorgánica.

 

En biología, el concepto de inorgánica y orgánica es muy importante y de vital importancia en temas como la nutrición de los organismos autótrofos. Estos organismos solo utilizan sustancias inorgánicas del medio(agua, sales, minerales, dioxido de carbono) para su nutrición.

Las sales y el agua son llamadas biomoléculas inorgánicas: son moléculas que forman parte de los organismos vivos pero que no poseen hidrocarburos en su composición molecular.

 

Los compuestos inorgánicos se forman a través de reacciones y fenómenos físicos presentes en la naturaleza, tales como la energía solar, la acción de la electricidad o del calor, entre otros, los cuales permiten la creacion de sustancias diversas. Los átomos y moléculas de éstas suelen unirse mediante enlaces iónicos o covalentes.

 

A pesar de la variedad de elementos disponibles, los compuestos inorgánicos son menos abundantes y diversos en nuestro planeta que los compuestos orgánicos. Del mismo modo, tienen una forma de nomenclatura distinta y suelen estar involucrados en procesos diferentes.

Los compuestos inorgánicos pueden ser: óxidos, hidruros, sales, hidroxidos y oxácios.

Segunda semana del cuarto periodo grado noveno

El pH, pOH y la escala de pH

 

Términos clave

Puntos más importantes

• Podemos hacer la conversión entre $[\text{H}^+]$y $\text{pH}$start text, p, H, end text mediante las siguientes ecuaciones:

$\begin{aligned}\text{pH}&=-\log[\text{H}^+]\\ \\ [\text H^+]&=10^{-\text{pH}}\end{aligned}$

• Podemos hacer la conversión entre $[\text{OH}^-]$open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket y $\text{pOH}$ mediante las siguientes ecuaciones:

$\begin{aligned}\text{pOH}&=-\log[\text{OH}^-]\\ \\ [\text {OH}^-]&=10^{-\text{pOH}}\end{aligned}$

• Para cualquier solución acuosa a $25\,^\circ\text{C}$25, degrees, start text, C, end text:

$\text{pH}+\text{pOH}=14$

• Para cada aumento por un factor de $10$ en la concentración de $[\text{H}^+]$, el $$start text, p, H, end text disminuirá por $1$1 unidad y viceversa.
   
• Tanto la fuerza del ácido como su concentración determinan $[\text{H}^+]$y el $\text{pH}$start text, p, H, end text.
   

Introducción

En solución acuosa, un ácido se define como cualquier especie que aumenta la concentración de $\text{H}^+(ac)$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis, mientras que una base aumenta la concentración de $\text{OH}^-(ac)$start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis. Las concentraciones típicas de estos iones en solución pueden ser muy pequeñas y también abarcan un intervalo amplio.

 

El color de las flores de la hortensia puede variar según el pH del suelo. Flores de color azul generalmente provienen de suelos ácidos con un pH menor a 6 y las flores rosadas de suelos con un pH superior a 6. Foto de WIkimedia Commons, CC BY 2.0

 

Por ejemplo, una muestra de agua pura a $25\, ^ \circ\text{C}$ contiene $1.0 \times 10^{-7}\text{ M}$ de $\text{H}^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript y $\text{OH}^-$. En comparación, la concentración de ${\text H^+}$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript en el ácido del estómago puede ser de hasta ~$1.0 \times10^{-1}\,\text M$ ¡Es decir que $[\text{H}^+]$open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket para el ácido del estómago es aproximadamente $6$6 órdenes de magnitud mayor que en el agua pura! 

 

Con el fin de evitar tratar con números tan grandes, los científicos convierten estas concentraciones a valores de $\text{pH}$start text, p, H, end text o $\text{pOH}$start text, p, O, H, end text. Echemos un vistazo a las definiciones de $\text{pH}$start text, p, H, end text y $\text{pOH}$start text, p, O, H, end text.

 

Lectura de la escala de pH

La escala de pH se usa para clasificar soluciones en términos de lo ácidas o básicas que son. Indica la concentración de iones hidrógeno (H+) e iones hidróxido (OH-) en una solución. Estas concentraciones iónicas son iguales en el agua pura, que tiene un pH de 7.

 

Este valor de 7 en la escala de pH es importante porque indica una solución neutra. Todas las demás sustancias se comparan con este punto neutro. Cualquier solución que tiene un pH menor a 7 se considera ácida, y cualquier cosa con un pH arriba de 7 es básica.

 

La conversión de $[\text{H}^+]$ en $\text{pH}$start text, p, H, end text es una manera conveniente de medir la relativa acidez o basicidad de una solución. La escala de $\text{pH}$ nos permite fácilmente clasificar distintas sustancias por su valor de $\text{pH}$start text, p, H, end text. 

 

La escala de $\text{pH}$ es una escala logarítmica negativa. La parte logarítmica significa que el $\text{pH}$ cambia 1 unidad por cada factor de $10$10 en el cambio de la concentración de $\text{H}^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript. El signo negativo delante del log nos dice que hay una relación inversa entre el $\text{pH}$ y $[\text{H}^+]$: cuando aumenta el $\text{pH}$start text, p, H, end text, $[\text{H}^+]$open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket disminuye, y viceversa. 

 

La siguiente imagen muestra una escala con valores de $\text{pH}$ para algunas sustancias comunes del hogar. Estos valores de $\text{pH}$start text, p, H, end text son para soluciones a $25\, ^ \circ\text{C}$25, degrees, start text, C, end text. Ten en cuenta que es posible tener valores de $\text{pH}$ negativos.

 

Algunos conceptos importantes que recordar para soluciones acuosas a $25{}^{\circ }\text{C}$25, degrees, start text, C, end text:

• Para una solución neutra, $\text{pH}=7$start text, p, H, end text, equals, 7.
   
• Las soluciones ácidas tienen $\text{pH}<7$start text, p, H, end text, is less than, 7.
   
• Las soluciones básicas tienen $\text{pH}>7$.

Mientras más bajo sea el valor del $\text{pH}$start text, p, H, end text, más ácida será la solución y mayor será la concentración de $\text H^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript. Cuanto mayor sea el valor de $\text{pH}$start text, p, H, end text, más básica es la solución y menor será la concentración de $\text H^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript. También podríamos describir la acidez o basicidad de una solución en términos del $\text{pOH}$start text, p, O, H, end text, pero es más común el uso de $\text{pH}$start text, p, H, end text. Por suerte, podemos convertir fácilmente entre valores $\text{pH}$start text, p, H, end text y $\text{pOH}$text, p, O, H, end text.

 

Errores conceptuales comunes

• Las ácidos no siempre son peligrosos. Los ácidos tienen una mala reputación por ser peligrosos, pero hay muchas sustancias ácidas que son útiles (¡e incluso sabrosas!). Por ejemplo el jugo de naranja y el café son sustancias ácidas. Además, aunque hay unos pocos ácidos que debes evitar manejar (p.ej., ácido fluorhídrico), no te dejes engañar: las bases fuertes también pueden hacer daño.
   
• Un valor de pH más bajo significa un ácido más fuerte, y un valor de pH más alto significa una base más fuerte. Esto puede ser un poco confuso, pero entre más bajo es el pH de una sustancia, más fuerte es el ácido. A veces ayuda pensar que entre más lejos del valor neutro está una sustancia, más fuerte es en dirección ácida o básica.
   
• Los ácidos y las bases no solo son importantes en la química. Aunque cuando aprendas de ácidos y bases en tu clase de química podrías entrar en más detalle sobre ellos, son muy importantes para los seres vivos. De hecho, la mayoría de las enzimas funcionan mejor a un pH específico. Por ejemplo, la enzima pepsina se necesita para la digestión de proteínas en el estómago, pero solo funciona a un pH muy bajo. Por ello es importante mantener un ambiente ácido en el estómago para asegurar que los alimentos se digieran bien.
   

Definiciones de $\text{pH}$start text, p, H, end text y $\text{pOH}$

$$start text, p, O, H, end text

Relación entre $[\text H ^ +]$ y $\text{pH}$start text, p, H, end text

El $\text{pH}$start text, p, H, end text para una solución acuosa se calcula a partir de $[\text{H}^+]$utilizando la siguiente ecuación:

$\text{pH}=-\log[\text{H}^+]\quad\quad\quad\quad\;\;\;\text{(Ec. 1a)}$start text, p, H, end text, equals, minus, log, open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, start text, left parenthesis, E, c, point, space, 1, a, right parenthesis, end text

La $\text{p}$start text, p, end text minúscula representa $``-\text{log}_{10}"$`, `, minus, start text, l, o, g, end text, start subscript, 10, end subscript, ". A menudo se deja fuera la parte de la base $10$ para abreviar. 

 

Por ejemplo, si tenemos una solución con $[\text{H}^+]=1 \times 10 ^{-5}\text{ M}$open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, 1, times, 10, start superscript, minus, 5, end superscript, start text, space, M, end text, entonces podemos calcular $\text{pH}$ mediante la Ec 1a:

$\text{pH}=-\log(1 \times 10^{-5})=5.0$start text, p, H, end text, equals, minus, log, left parenthesis, 1, times, 10, start superscript, minus, 5, end superscript, right parenthesis, equals, 5, point, 0

Dado el $\text{pH}$start text, p, H, end text de una solución, también podemos obtener $[\text{H}^+]$open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket:

$[\text H^+]=10^{-\text{pH}}\quad\quad\quad\quad\quad\;\;\;\text{(Ec. 1b)}$open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, 10, start superscript, minus, start text, p, H, end text, end superscript, start text, left parenthesis, E, c, point, space, 1, b, right parenthesis, end text

Relación entre $[\text {OH}^-]$open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket y $\text{pOH}$start text, p, O, H, end text

De la misma manera, el $\text{pOH}$ para una solución acuosa se define a partir de $[\text{OH}^-]$open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket:

$\text{pOH}=-\log[\text{OH}^-]~\quad\quad\quad\;\;\text{(Ec. 2a)}$start text, p, O, H, end text, equals, minus, log, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, space, start text, left parenthesis, E, c, point, space, 2, a, right parenthesis, end text

Por ejemplo, si tenemos una solución con $[\text{OH}^-]=1 \times 10^{-12}\text{ M}$open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, 1, times, 10, start superscript, minus, 12, end superscript, start text, space, M, end text, entonces podemos calcular $\text{pOH}$start text, p, O, H, end text mediante la Ec. 2a:

$\text{pOH}=-\log (1\times 10^{-12})=12.0$start text, p, O, H, end text, equals, minus, log, left parenthesis, 1, times, 10, start superscript, minus, 12, end superscript, right parenthesis, equals, 12, point, 0

Dado el $\text{pOH}$ de una solución, también podemos obtener $[\text{OH}^-]$open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket:

$10^{-\text{pOH}}=[\text {OH}^-]\quad\quad\quad\quad\quad\;\;\;\text{(Ec. 2b)}$10, start superscript, minus, start text, p, O, H, end text, end superscript, equals, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, start text, left parenthesis, E, c, point, space, 2, b, right parenthesis, end text

Relación entre $\text{pH}$ y $\text{pOH}$start text, p, O, H, end text

De acuerdo con las concentraciones de equilibrio de $\text{H}^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript y de $\text{OH}^-$ en agua, la siguiente relación es verdadera para cualquier solución acuosa a $25{}^{\circ }\text{C}$25, degrees, start text, C, end text:

 

$\text{pH}+\text{pOH}=14\text{(Ec. 3)}$start text, p, H, end text, plus, start text, p, O, H, end text, equals, 14, space, space, start text, left parenthesis, E, c, point, space, 3, right parenthesis, end tex