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Carácter vectorial de una fuerza

Las magnitudes pueden ser escalares o vectoriales, estas últimas, como su nombre lo indica, pueden ser representadas por vectores. Estos están definidos de acuerdo a un sistema de referencia y cuentan con dirección, sentido y módulo.

La fuerza que ejerce una persona al empujar un vehículo se representa mediante un vector.

Una magnitud física es una propiedad de un sistema físico, la misma tiene la capacidad de ser medida. Para realizar la medición se utilizan patrones, como pueden ser los del Sistema Internacional de Unidades.

magnitudes escalares

Las magnitudes escalares se definen mediante un número, no tienen ni sentido, ni dirección, ni módulo, tampoco punto de aplicación. Ejemplos de ellas pueden ser la masa de un objeto, la temperatura, el volumen o la densidad de las sustancias.

magnitudes VECTORIALES

Se caracterizan porque están relacionadas con su orientación (dirección y sentido), poseen un punto de aplicación (lugar donde se ejercen) y se expresan mediante una cantidad (módulo o intensidad). Son representadas por un vector que es un segmento orientado. Ejemplos de estas magnitudes son la velocidad, la aceleración, las fuerzas y los campos eléctricos o magnéticos, entre otros.

Dirección: indica la recta de acción por la cual se mueve la fuerza.
Sentido: esta característica está indicada por la punta de la flecha.
Módulo: este elemento viene representado por la longitud de la flecha y su significado depende de la escala asociada.
Un jugador de fútbol ejerce una fuerza sobre la pelota al patearla, dicha fuerza es un vector que está asociado a un ángulo de inclinación. El sitio en donde golpea a la pelota es el punto de aplicación.

¿QUÉ ES EL CARÁCTER VECTORIAL DE UNA FUERZA?

El carácter vectorial de una fuerza está dado por las características que componen a la misma y que pueden ser representadas mediante un vector. Dependiendo de dónde (lugar de aplicación), cómo y hacia dónde (dirección y sentido) se le aplique una fuerza a un objeto, este se moverá. Es decir que el elemento matemático que mejor se asemeja a una fuerza es un vector. Por lo tanto, cualquier concepto o fórmula que sea aplicable a un vector, es también aplicable automáticamente a una fuerza. En lenguaje matemático, los vectores se representan con una flecha arriba ().

suma de fuerzas

Existen dos formas de hacerlo, gráfica y analíticamente. Gráficamente puede realizarse de varias formas, siendo el método de la poligonal y el del paralelogramo los más utilizados.

Cuando la suma corresponde a dos vectores, el método de la poligonal toma el nombre particular de “método del triángulo” (conocido comúnmente como método “cola a punta de flecha”).

Método del triángulo (gráfico)

Este método requiere el uso de regla y transportador. Para el caso de la suma de dos fuerzas () los pasos son los siguientes:

Trazar uno de los vectores, cualquiera de ellos.

2. Dibujar el segundo vector a continuación del primero, es decir, haciendo coincidir la punta de la flecha del primero con el origen del segundo, cuidando de mantener la longitud e inclinación exacta al extrapolarlo (mover su ubicación).

3. Unir el origen del primer vector (fuerza en este caso) con la flecha del último. El vector que queda determinado es el vector resultante .

De esta forma, se obtiene el vector resultante que representa la suma de ambas fuerzas y tiene su propio módulo, dirección y sentido (ver flecha de color verde).

Método del paralelogramo (gráfico)

En este caso, para poder hacer la suma vectorial se tienen que trazar ambos vectores con un origen en común. Ambos se deben trasladar con su misma dirección, sentido y módulo. Luego se dibuja una línea paralela a cada uno de ellos y se forma así un paralelogramo como se ve en la figura.

Para finalizar se traza la diagonal que nace en el origen en común de los vectores y se obtiene el vector resultante.

MÉTODO ANALÍTICO

Para realizar la suma de dos fuerzas en forma analítica se realiza la descomposición de sus componentes en un eje cartesiano. Cualquier fuerza puede ser calculada mediante sus componentes si se sabe el ángulo que forma con el eje horizontal y su módulo. Con estos datos se pueden aplicar fórmulas trigonométricas para hallar los resultados.

Siendo F el módulo del vector y α el ángulo de inclinación con respecto a la horizontal. Es importante tener en cuenta que en las fórmulas la letra F no lleva una flecha en la parte superior, dado que representa al módulo del vector. que es una magnitud escalar (una cantidad). Siempre que se observe una flecha en la parte superior de una letra lo que se indica es que es una magnitud vectorial. Por ejemplo, las fuerzas se descomponen de la siguiente forma:

VERSORES

Un versor es un vector unitario, es decir cuyo módulo es igual a 1. Se utilizan en física y en álgebra lineal y se denomina también versor normalizado. En un eje cartesiano se hallan dos versores: “i” y “j”.

i: versor del eje x

j: versor del eje y

Por lo tanto el vector o fuerza resultante sería:

Por último, el módulo de cualquier fuerza vectorial se puede calcular como:

Fx y Fy en este caso corresponden a las componentes del vector resultante.

Siendo Fx y Fy las componentes de la fuerza resultante con respecto a un eje cartesiano.

A PRACTICAR LO APRENDIDO

Realizar la suma gráfica de las siguientes fuerzas mediante el método del triángulo:

2. Sumar las fuerzas del ejercicio anterior mediante el método del paralelogramo.

3. Dadas las siguientes fuerzas expresadas en la unidad [N], newton, hallar el módulo de la fuerza resultante.

respuestas

¿Sabías qué...?

Para que exista una fuerza deben interactuar dos cuerpos, uno que ejerza la fuerza y otro que la reciba.

Si deseas conocer más sobre cálculo vectorial ingresa a la Enciclopedia de Física ,en la página 160 encontrarás el capítulo de álgebra vectorial.

Perímetro de triángulos y cuadriláteros

El perímetro de una figura geométrica es la suma de todos sus lados. Existen fórmulas particulares para determinadas figuras, como son el triángulo equilátero que tiene todos sus lados iguales, el rectángulo y el rombo, entre otras.

perímetros de triángulos

Los triángulos son figuras geométricas que cuentan con tres lados y tres ángulos. Para calcular el perímetro nos importa conocer sus lados y saber qué tipo de triángulo es.

Escalenos

Cuando los triángulos son escalenos (tienen todos sus lados distintos) simplemente se suman sus lados y se obtiene el perímetro de dicha figura.

Hallar el perímetro del siguiente triángulo:

Equiláteros

Los triángulos equiláteros tienen sus tres lados iguales, por lo tanto, se puede aplicar la siguiente fórmula para calcular el perímetro:

PER = 3⋅l

siendo “l” el valor de cada lado.

Al ser un triángulo equilátero todos los lados son iguales, se aplica la fórmula:

Isósceles

Estos triángulos tienen dos lados iguales y uno desigual. En este caso, la fórmula a utilizar es:

PER = 2⋅l + b

PER = 2⋅ lados iguales + lado desigual

Se puede calcular el perímetro aplicando la fórmula:

cuadriláteros

Los cuadriláteros se clasifican en paralelogramos, trapecios y trapezoides.

CLASIFICACIÓN DE CUADRILÁTEROS

Paralelogramos

Cuadriláteros que tienen los lados paralelos de a dos.

Trapecios

Tienen dos lados paralelos denominados base menor (la superior) y base mayor (la inferior).

Trapezoides

No tienen ningún lado paralelo ni de la misma medida.

PERÍMETROS DE CUADRILÁTEROS

FÓRMULAS
FIGURA	PERÍMETRO
Cuadrado	4⋅l
Rectángulo	2⋅l +2⋅b
Romboide	2⋅l₁ + 2⋅l₂
Rombo	4⋅l
Trapecio rectángulo o escaleno	b + B +l₁+l₂
Trapecio isósceles	b + B + 2⋅l

REFERENCIAS: l=lado; b= base (en trapecio base menor); l₁= lado 1; l₂= lado 2; B= base mayor.

Cuadrados

Tienen cuatro lados iguales, dado que tienen cuatro ángulos rectos. Es sencillo calcular su perímetro. Ejemplo:

Calcular el perímetro del siguiente cuadrado:

Se aplica la fórmula: PER = 4⋅l = 4⋅4 cm

PER = 16 cm

Rectángulos

Poseen lados iguales de a dos y cuatro ángulos rectos.

Calcular el perímetro del siguiente rectángulo:

l= 4 cm

b = 6 cm

Se reemplazan los datos en la fórmula:

PER = 2⋅l +2⋅b

PER = 2⋅4 cm +2⋅6 cm

PER = 8 cm + 12 cm

PER = 20 cm

Romboides

Tienen lados iguales de a dos. Su perímetro se calcula en forma similar al del rectángulo, pero se utiliza la fórmula: PER = 2⋅l₁ + 2⋅l₂

l₁= 3 cm

l₂ = 5 cm

Por lo tanto:

PER = 2⋅ 3 cm + 2⋅ 5 cm

PER = 6 cm + 10 cm

PER = 16 cm

Rombos

Estas figuras tienen los cuatro lados iguales y sus diagonales forman cuatro ángulos rectos.

Calcular el perímetro de un rombo de lado 2cm.

PER = 4⋅ 2 cm

PER = 8 cm

Trapecios isósceles

Los trapecios isóceles tienen sus lados oblicuos iguales.

Calcular el perímetro del siguiente trapecio:

Se utiliza la fórmula:

PER = b + B + 2⋅l

PER = 5 cm + 7 cm + 2⋅ 3 cm

PER = 12 cm + 6 cm

PER = 18 cm

Trapecios rectángulos y escalenos

Los trapecios rectángulos, como su nombre lo indica, poseen un ángulo recto; en los trapecios escalenos todos los lados son de diferente longitud.

Calcular el perímetro del siguiente trapecio rectángulo:

PER = b + B +l₁+l₂

PER = 4 cm + 6 cm + 2,5 cm + 3 cm

PER = 15,5 cm

Trapezoides

Al tener todos sus lados distintos, para hallar el perímetro simplemente se suman las longitudes de sus lados.

PER = 1 cm + 4 cm + 3 cm + 6 cm

PER = 14 cm

LOS BARRILETES Y LA GEOMETRÍA

Los barriletes son originarios de China, se fabricaban con fines militares hacia el año 1.200, aunque se considera que fueron inventados mucho antes. En el siglo XII se comenzaron a utilizar como juguetes. Existen muchos tipos de barrillete, algunos se construyen siguiendo estructuras geométricas, otros representan formas como pueden ser aves o peces.

A PRACTICAR LO APRENDIDO

Calcular el perímetro de las siguientes figuras:

Triángulo equilátero

2. Trapecio isósceles

3. Trapecio escaleno

4. Triángulo isósceles

respuestas

18 cm
36 cm
17 cm
58 cm

¿Sabías qué...?

El triángulo es una de las figuras geométricas más utilizadas en la construcción, ya que las estructuras que se basan en esta forma son más resistentes debido a que el triángulo es el único polígono que no se deforma al estar sometido a una fuerza.

Números cuánticos

Los números cuánticos permiten describir las características de un electrón situado en un determinado orbital. El modelo atómico actual introduce a estos números para la resolución de la ecuación de onda que determina el comportamiento de un determinado electrón.

El modelo atómico actual postula que todo electrón en movimiento está asociado a una onda, y por lo tanto, su comportamiento se describe mediante la ecuación de ondas. Dado que no es posible conocer la ubicación exacta de un electrón, se consideran las probabilidades para indicar su posición, velocidad, etc.

La energía de los electrones puede tener ciertos valores determinados, por lo que se considera que está cuantizada.

La ecuación de ondas tiene varias soluciones de acuerdo a las regiones del átomo en donde se encuentre el electrón y según la energía implicada. Para las distintas soluciones de dicha ecuación se utilizan los números cuánticos principal, secundario y magnético, que acotan las respuestas. De este modo, se puede delimitar la región del espacio en donde se podría encontrar el electrón, esta región es el denominado orbital. El número de espín completa la descripción de los electrones en el átomo.

los cuatro números cuánticos

Para describir las características de un electrón ubicado en un determinado orbital es necesario conocer los cuatro números cuánticos, el significado físico de estos números y los valores que pueden adoptar.

n: número cuántico principal

Está relacionado con el diámetro de la nube electrónica. Determina el nivel de energía y la capa electrónica a la cual pertenece electrón. Puede tomar los valores positivos: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Si n=1 el orbital pertenecerá al primer nivel de energía, cuando n=2 pertenecerá al segundo nivel y así sucesivamente.

l: número cuántico secundario, angular o azimutal

Se vincula con la forma de la nube electrónica, es decir, la geometría que tiene el orbital (esférico, lobulado, etc.). Este número indica el subnivel o subcapa a la cual pertenece un determinado electrón. Los electrones que pertenecen a un mismo subnivel poseen la misma energía.

Los posibles valores de “l” dependen del valor de “n”. Para cada valor de “n” el número cuántico secundario puede tomar valores entre 0 y n-1.

Cada uno de los subniveles es representado utilizando una letra que depende del valor de “l”. Si l=0 correspondería a un orbital s, si l=1 el orbital que tiene es un “p”, mientras que para l=2 el orbital que corresponde es un “d”, y finalmente, si l=3 tiene un orbital “f”.

VALORES PARA LOS PRIMEROS NÚMEROS CUÁNTICOS

n	l	m	s	orbitales atómicos
1	0 (1s)	0	+1/2 ,-1/2	1s
2	0 (2s)	0	+1/2 ,-1/2	2s
2	1(2p)	-1, 0 ,+1	+1/2 ,-1/2 para cada valor de m	2p_x, 2p_y, 2p_z
3	0 (3s)	0	+1/2 ,-1/2	3s
	1(3p)	-1, 0,+1	+1/2 ,-1/2 para cada valor de m	3p_x, 3p_y, 3p_z
	2 (3d)	-2,-1, 0, +1, +2	+1/2 ,-1/2 para cada valor de m	3d_xy, 3d_yz, 3d_xz, 3d_x²-y², 3d_z²

n= indica nivel, l=subnivel, m=orientación, s= giro del electrón.

Orbitales d en relación a un campo esférico.

m: número cuántico magnético

Indica las orientaciones que presentan los orbitales de un mismo subnivel con relación a la dirección de un campo magnético externo. Toma valores enteros comprendidos entre -l y +l. Por ejemplo, si l=2 los valores posibles de m son -2, -1, 0, +1, +2. Esto coindice con lo antedicho, l=2 corresponde a un orbital d, los cinco valores que puede tomar “m” son las orientaciones en los cinco orbitales d. En el caso de l=0, m solo puede tener un valor m=0, esto significa que el orbital s puede orientarse en el espacio de una sola forma.

s: número cuántico del spin

Informa sobre el sentido de giro del electrón sobre sí mismo, como un trompo. El mismo solamente puede moverse tomando dos valores iguales y de signo opuesto: -1/2 y +1/2.

EJERCICIO DE APLICACIÓN

Indicar los números cuánticos del último electrón del sodio.

En primer lugar se debe escribir la configuración electrónica del sodio, Na.

C.E. Na= 1s²2s²2p⁶3s¹

Se observa que el último electrón se encuentra en el nivel 3, por lo tanto n=3. Como el orbital en el cual se encuentra es s, el número l=0, en consecuencia el número m=0 y s= -1/2. (Ver tabla para valores de los primeros números cuánticos)

a practicar lo aprendido

¿Cuál es el número total de orbitales m que se asocian al número principal n=4 y número secundario l=1?
Indica los tres números cuánticos de los tres últimos electrones del fósforo.
Justifica si es posible o no que existan los siguientes números cuánticos (n, l, m, s): (2, 2, 0, +1/2)

RESPUESTAS

m= -1, 0, +1 (son tres orbitales)
C.E. P = 1s²2s²2p⁶3s²3p³

n=3 ; l=1; m= -1; s=-1/2

n=3 ; l=1; m= 0; s=-1/2

n=3 ; l=1; m= +1; s=-1/2

3. No es posible, porque n=2 y l=2 pero l debería ser menor a n.

¿Sabías qué...?

El físico alemán Otto Stern que realizó aportes sobre las propiedades magnéticas de los átomos fue galardonado con un premio Nobel de Física en 1943.

Estructuras de Lewis

El químico y físico Gilbert Newton Lewis fue quién ideó una forma de esquematizar los electrones externos en los elementos representativos. Estos electrones se encuentran en el último nivel de energía y son aquellos que intervienen en las reacciones químicas.

La mayoría de los elementos se encuentran en la naturaleza formando compuestos. Durante mucho tiempo los científicos se preguntaban cómo sucedían estas uniones, hasta que el desarrollo de la tabla periódica permitió identificar las configuraciones electrónicas y de esta forma comprender cómo se forman las sustancias. Los electrones exteriores se denominan electrones de valencia y son aquellos que intervienen en los enlaces químicos.

ELECTRONES DE VALENCIA Y NÚMEROS DE OXIDACIÓN

Los electrones de valencia son conocidos también como número de valencia, que es un número natural (1,2,3,…). Es el número de electrones perdidos o ganados por determinado elemento cuando la unión es iónica, o el número de electrones compartidos cuando la unión es covalente.

Los números de oxidación representan la carga eléctrica formal, por lo tanto puede ser positiva o negativa. Se establece para un átomo cuando éste se encuentra formando un compuesto. No representan la carga eléctrica real de los átomos.

Por lo tanto, valencia y números de oxidación suelen usarse como sinónimos, pero en forma estricta no lo son.

Este estudio se centra en los elementos representativos, dado que los elementos de transición tienen algunas particularidades. Los elementos representativos son los grupos:

Metales alcalinos (1/1A)
Metales alcalinotérreos (2/IIA)
Familia del boro (13/IIIA)
Familia del carbono (14/IVA)
Familia del nitrógeno (15/VA)
Calcógenos (16/VIA)
Halógenos (17/VIIA)
Gases nobles (18/VIIIA)

Antes se los asignaba con números romanos y la letra A, dejando para los elementos de transición la letra B. En la tabla periódica se indica su ubicación.

regla del octeto

Los elementos que poseen su último nivel de energía completo son poco reactivos y se los considera estables, es el caso de los gases nobles. Estos gases poseen ocho electrones en su última capa, con excepción del helio que tiene dos. A principios del siglo XX, el físico y químico Gilbert N. Lewis supuso que los átomos para estabilizarse ceden, captan o comparten electrones con otros átomos y dan lugar a la regla del octeto.

“Los átomos de los elementos se unen entre sí compartiendo o transfiriendo electrones, para adquirir de este modo la configuración externa de los átomos del gas noble más próximo (en la tabla periódica). De esta forma logran estabilizarse”.

Existen algunas excepciones, como el fósforo, el azufre, el selenio y el silicio.

Además de este postulado, Gilbert Lewis propuso una manera de representar los átomos en las uniones químicas. Se escribe el símbolo del elemento y se lo rodea por los electrones de valencia utilizando puntos y cruces.

estructuras o símbolos de lewis

Cada elemento del compuesto se representa por puntos o cruces, distribuidos simétricamente alrededor del símbolo.

Estructuras de Lewis para el sodio, el silicio y el cloro, respectivamente.

¿Cómo identificar cuántos puntos dibujar?

Una de las formas de saber cuántos puntos o cruces colocar, es conocer la configuración electrónica externa. Por ejemplo:

SÍMBOLO DEL ELEMENTO	CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA (C.E)	CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA EXTERNA (C.E.E)
Na
Si
Cl

La configuración electrónica externa corresponde al último nivel de energía, en los ejemplos de la tabla el último nivel de energía es el 3, por lo tanto se deben contar los electrones totales que se encuentran en dicho nivel.

El Na tiene una configuración para sus electrones externos

El Si tiene una C.E.E.

Con el mismo criterio se puede identificar la cantidad de electrones que posee el Cl para combinarse con otro elemento.

En los elementos representativos, la cantidad de electrones que pueden combinarse para formar compuestos corresponde al número del grupo (en números romanos) al cual pertenece el elemento. En los ejemplos anteriores serían:

Na: grupo 1/IA

Si: grupo 14/IVA

Cl: grupo 17/VIIA

Tanto con el grupo como con la configuración electrónica se puede obtener la información para realizar las estructuras de Lewis.

estructuras de lewis para compuestos iónicos

Los enlaces iónicos se producen con metales que forman fácilmente cationes y no metales que forman aniones. Ejemplo:

El Cl tiene 7 electrones en su último nivel de energía y el Na cuenta con 1 electrón para realizar el enlace. Para alcanzar el equilibrio, el Na cede un electrón al cloro, quedando ambos con 8 electrones en su nivel exterior.

Al recibir 1 electrón, el cloro queda cargado negativamente, por lo tanto se convierte en un anión, mientras que el sodio adquiere la configuración de un catión que se corresponde con la configuración del gas noble más cercano (Ne). De este modo, el sodio también tiene ocho electrones en su último nivel de energía.

C.E. Na: 1s²2s²2p⁶3s¹

C.E. Na⁺:

C.E. Na⁺ = C.E. Ne =

El anión cloro adquiere la configuración del argón que es el gas noble más cercano a éste.

C.E. Cl^– = C.E. Ar =

A continuación se expresa lo antedicho formalmente, es decir, mediante ecuaciones químicas:

La unión de sodio y cloro da como resultado cloruro de sodio, un compuesto iónico cuya estructura de Lewis es:

estructuras de lewis para compuestos covalentes

La molécula de agua es un compuesto covalente, el hidrógeno es un no metal al igual que el oxígeno, pero al ser el primer elemento de la tabla periódica tiene una única capa de electrones que se completa al llegar a dos en vez de ocho como el resto de los elementos.

En estos compuestos, los átomos comparten electrones para adquirir la configuración electrónica del gas noble más cercano. Se da en combinaciones de elementos no metálicos.

Las uniones covalentes pueden ser:

Simples: cada átomo comparte un electrón.

Dobles: cada átomo comparte dos electrones.

Triples: cada átomo comparte tres electrones.

Cuando las uniones son covalentes se cuentan los electrones compartidos más los no compartidos en cada átomo, y la suma debe ser cinco para aquellos que cumplen la regla del octeto (recordar que existen excepciones).

En el compuesto Cl-Cl, cada cloro completa su octeto. Su fórmula molecular es Cl₂.

Los pares de átomos compartidos se representan con líneas, lo que da lugar a la fórmula desarrollada del compuesto. Siendo los tres casos anteriores:

Cl-Cl
O=O
N≡N

Los compuestos covalentes pueden ser formados por el mismo elemento o por distintos elementos, como es el caso del dióxido de carbono:

El oxígeno tiene 6 electrones de valencia y el carbono 4. Como son elementos distintos, se representan los electrones de oxígenos con puntos y los electrones del carbono cruces, con el fin de diferenciarlos.

Se puede apreciar que hay dos pares de electrones compartidos entre cada oxígeno y el carbono central. Por lo tanto la fórmula desarrollada es:

O=C=O

a practicar lo aprendido

Escribir las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos iónicos.

a) MgO

b) Na₂O

2. Escribir las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos covalentes.

a) F₂O

b) H₂O

respuestas

b) La fórmula indica que hay dos átomos de Na, cada uno de ellos aporta un electrón.

¿Sabías qué...?

Gilbert Newton Lewis, químico que ideó los símbolos de Lewis, estudió en su hogar hasta los 10 años, luego asistió a escuela pública por 4 años e ingresó a la universidad a los 14 años de edad.

Perímetro de polígonos

Los polígonos son figuras planas y cerradas, compuestas por al menos tres segmentos rectilíneos. La línea que forma el contorno de estas figuras se denomina poligonal. Existen polígonos regulares y no regulares, esta clasificación es muy importante al momento de calcular perímetros.

Las figuras geométricas se encuentran en todas partes, en la naturaleza y en juguetes por ejemplo. Además, gran variedad de objetos pueden estar compuestos por las mismas, como pueden ser las cajas. Conocer el cálculo de perímetros tiene muchas aplicaciones en la vida cotidiana.

ELEMENTOS DE LOS POLÍGONOS

Lado: cada uno de los segmentos que conforman la forma poligonal. Ej:

Perímetro: es la suma de las longitudes de los lados de la figura.

Vértices: corresponden a las intersecciones de los segmentos que configuran la poligonal. Ej: A, B, C, etc.

Diagonal: es el segmento que uno dos vértices no consecutivos. La cantidad total de diagonales en un polígono se calcula por la fórmula:

D = n(n-3)/2, siendo n la cantidad de lados de la figura.

Diagonal AD.
Apotema: es un segmento perpendicular a un lado, se traza desde el centro de un polígono.

r: radio; a:apotema

Radio: corresponde al segmento trazado desde el centro del polígono hasta uno de sus vértices. En el caso de los polígonos regulares es igual al radio de la circunferencia en la cual se lo puede circunscribir.

Altura: es la distancia desde un vértice al lado opuesto en polígonos sin lados paralelos. Cuando los polígonos tienen lados paralelos, la altura es la distancia entre dichos lados.

Ángulo interior: es cada uno de los ángulos determinados por lados consecutivos. En los polígonos convexos se puede calcular la suma de los ángulos interiores mediante la fórmula S=180⋅(n-2).

Ángulo exterior: se forma por un lado y la prolongación del lado contiguo.

Ángulo central: su vértice se ubica en el centro del polígono y los lados pasan por los extremos de un lado de la figura (vértices).

polígonos convexos

Los polígonos convexos, ya sean regulares o no, se nombran de acuerdo a la cantidad de ángulos o lados:

Triángulos (3 lados)
Cuadriláteros (4 lados)
Pentágonos (5 lados)
Hexágonos (6 lados)

Cuando los polígonos son regulares (lados iguales) se los nombra escribiendo la palabra regular:

pentágono regular hexágono regular

Si sus lados son distintos, simplemente se cuentan cuántos son y se nombra:

pentágono

La forma geomètrica que presentan los panales de abejas se debe a que la misma permite almacenar mas miel que otras con su mismo perímetro.

polígonos cóncavos

Los polígonos cóncavos se subclasifican en dos grupos: los equiláteros (estrellados) y los no equiláteros.

polígono estrellado polígono cóncavo no equilátero (pentágono)

PERÍMETROS EN POLÍGONOS REGULARES

Para el caso particular de los polígonos regulares existen fórmulas que permiten calcular sus perímetros y áreas.

En el artículo Perímetros de triángulos y cuadriláteros puedes ver ejemplos de cómo hallar perímetros en dichas figuras. Sin embargo, todos los polígonos obedecen a la siguiente fórmula para calcular sus perímetros:

P = n⋅ l

P= perímetro

n: número de lados

l: medida del lado

Aplicación de la fórmula para calcular perímetro en polígonos regulares

Hallar el perímetro del siguiente octágono regular:

n = 8 (por ser un octágono)

l = 5cm

P = n⋅ l

P = 8⋅ 5cm

P = 40 cm

Con todo lo aprendido se pueden hallar perímetros de figuras específicas, como pueden ser algunos moldes de vestimenta, desarrollo de volúmenes, etc.

DESARROLLO DE UN CUBO

Un cubo es un poliedro, es decir, un cuerpo formado por caras planas que encierra un volumen. Para construir un cubo se necesita realizar su desarrollo en el plano.

El cubo se construye con seis cuadrados dispuestos de la siguiente forma:

A PRACTICAR LO APRENDIDO

Calcular los perímetros de las siguientes figuras:

Pentágono regular
Decágono regular
Estrella de 12 lados y medida del lado 3cm
Pentágono irregular

respuestas

17,5 m
20 cm
36 cm
28 cm

¿Sabías qué...?

Las abejas construyen las celdillas de sus colmenas con forma circular, éstas adquieren la forma hexagonal debido al efecto de compresión al cual están sometidas.

Si deseas seguir aprendiendo sobre geometría ingresa a la Enciclopedia de Matemática Secundaria, Tomo 1.

Configuración electrónica

Los electrones están distribuidos en niveles de energía, y aquellos que se encuentran en niveles más externos son los que intervienen en las uniones químicas. Las configuraciones electrónicas de los elementos permiten identificar cuántos electrones se encuentran en los niveles de energía más externos y conocer de este modo el tipo de reacciones en las que pueden participar.

La estructura electrónica de los átomos determina las propiedades de los elementos, especialmente el ordenamiento de los electrones en los niveles de energía más externos. Al observar la tabla periódica se puede apreciar que todos los elementos de un mismo grupo poseen la misma configuración electrónica en su nivel más externo, siendo el número de grupo la cantidad de electrones que se encuentran en dicho nivel.

TABLA PERIÓDICA

La tabla periódica contiene gran cantidad de información, en cada casillero se puede extraer información específica del elemento, ya sea su símbolo, su número atómico, su número másico, configuración electrónica, etc. El número atómico (Z) coincide con el número de orden de la tabla periódica, lo cual facilita la ubicación de un elemento en particular. Estos elementos están distribuidos según sean metales (con sus subclasificaciones), no metales, metaloides, lantánidos, actínidos, halógenos y gases nobles. Además de dicha clasificación, la tabla periódica está dividida en grupos y períodos, lo que nos brinda aún mayor información, ya que agrupa a los elementos según características específicas.

GRUPOS: son las dieciocho columnas (verticales) de la tabla periódica, se numeran del 1 al 18, pero en algunas tablas aún se puede apreciar la numeración anterior, en la cual se utilizaban números romanos seguidos de las letras A o B. Los elementos de un mismo grupo tienen propiedades similares, en algunos casos forman familias, como la del grupo 14, que es la familia del carbono, o la del grupo 17 que corresponde a los halógenos. Elementos del mismo grupo poseen la misma cantidad de electrones en su última o últimas capas.

PERÍODOS: son las filas (horizontales) y en total son siete. El número de período coincide con la última capa electrónica del elemento, es decir, un elemento del período 2 cuenta con dos capas electrónicas. Esto implica que elementos del mismo período tengan propiedades químicas similares.

Además de tener gran cantidad de información, incluyendo la configuración electrónica de cada elemento, en la tabla periódica también se pueden observar las propiedades periódicas, como el radio atómico, la energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad.

configuración electrónica (c.E.)

El número Z indica la cantidad de protones que contiene un átomo determinado y, en consecuencia, también la cantidad de electrones de un átomo neutro. Esta información es la base de la configuración electrónica. Ejemplo:

El elemento carbono (C) tiene número Z=6.

Como los elementos de la tabla periódica se consideran neutros, el carbono tiene 6 protones y 6 electrones. Estos seis electrones se deben ubicar en los distintos niveles de energía y en los orbitales correspondientes. Para saber cuántos y dónde colocarlos es preciso conocer la regla de las diagonales.

En la regla de las diagonales se pueden observar esferas donde se agrupan las clases de orbitales (s, p, d y f). El llenado de orbitales se realiza siguiendo el sentido de la flecha. Se puede ver que horizontalmente se llega hasta el número 7, esto corresponde con que hay siete períodos o siete niveles de energía.

RECORDAR

Orbitales s: son orbitales esféricos con capacidad para 2 electrones.

Orbitales p: son tres orbitales bilobulados que pueden albergar dos electrones cada uno, por lo tanto tienen una capacidad total de 6 electrones.

Orbitales d: son cinco orbitales bilobulados, cada uno puede contener dos electrones, por lo tanto tienen capacidad para 10 electrones.

Orbitales f: son siete orbitales con capacidad total para 14 electrones.

Siguiendo con el ejemplo, se realizará la configuración electrónica del C. Los seis electrones del carbono se ubican de la siguiente manera:

La configuración electrónica queda expresada de esta forma dado que en los orbitales “s” se pueden colocar hasta dos electrones, y en el orbital “p” se ubican los dos que faltan para llegar a los 6 electrones que posee el carbono.

OTRO EJEMPLO:

Hallar la configuración electrónica del sodio (Na).

En primer lugar se debe ubicar el elemento en la tabla periódica para ver cuál es su número atómico. En el caso del Na es Z=11, entonces se sabe que el Na cuenta con 11 electrones para ubicar.

Luego se observa la regla de las diagonales y siguiendo el sentido de la flecha se van llenando los orbitales:

Observar que la suma de los superíndices es igual a 11 (número de electrones).

En la mayoría de las tablas periódicas dicha configuración electrónica ya está escrita, pero se escribe simplificada.

En este ejemplo la configuración del sodio está expresada como [Ne] 3s¹. Lo que se hizo fue indicar que la configuración del sodio es igual a la configuración del gas noble más cercano ,Ne, adicionándole 1 electrón al orbital 3s.

¿cómo ubicar un elemento en la tabla periódica sabiendo su C.E.?

En primer lugar se cuentan los superíndices:

1s²2s²2p⁶3s²3p¹ La suma de los superíndices es 13. Por lo tanto el elemento está ubicado en Z=13.

El último electrón se ubicó en 3p¹, ésto significa que se encuentra en el nivel de energía 3 (período 3).

1s²2s²2p⁶3s²3p1

El elemento es el aluminio (Al).

a practicar lo aprendido

Escribir la configuración electrónica de los siguientes elementos:

a) H

b) N

c) P

2. Identificar a qué elemento corresponde la configuración electrónica:

a) Cloro

b) Silicio

b) Berilio

RESPUESTAS

a) 1s¹

b) 1s²2s²2p³

c) 1s²2s²2p⁶3s²3p³

a) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

b) 1s²2s²2p⁶3s²3p²

c) 1s²2s²

¿Sabías qué...?

El elemento carbono es el compuesto principal de las minas de los lápices, y a su vez en una de sus formas también conforma el diamante.

Cargas eléctricas: positivas y negativas

Las cargas eléctricas son el resultado de la necesidad de dar una explicación a la repulsión y atracción que presentan determinados materiales. Las cargas negativas son los electrones, responsables de los fenómenos eléctricos.

La materia está compuesta por átomos, éstos a su vez poseen partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones.

Según la carga de estas partículas se tiene que:

Los protones (p⁺) son positivos.
Los electrones (e^–) son negativos.
Los neutrones (n°) son neutros.

La electricidad y los átomos son el conjunto de conceptos que permiten comprender la interacción entre las partículas que se encuentran en los átomos. Los electrones poseen menos masa que los protones y los neutrones, esto les facilita desplazarse y escapar de sus órbitas.

CARGA ELÉCTRICA

Es una propiedad física que poseen las partículas subatómicas, esta propiedad se manifiesta mediante las fuerzas de atracción y de repulsión que presentan dichas partículas. Cuando la materia está cargada eléctricamente sufre la influencia de los campos magnéticos y también puede generarlos.

Con respecto a las cargas, se tiene que cuando se aproximan dos cargas eléctricas del mismo signo, éstas se repelen o rechazan, mientras que si son de signos contrarios se atraerán.

cargas eléctricas y modelo actual del átomo

En los modelos atómicos que se desarrollaron desde principio del siglo XIX y hasta la actualidad se ha tratado de explicar la disposición de las cargas en los átomos y sus interacciones. Actualmente se sabe que los átomos contienen en su núcleo protones y neutrones, cuyas masas son similares. Los electrones se encuentran distribuidos en una nube electrónica alrededor del núcleo.

El ámbar tiene propiedades de atracción eléctrica luego de ser frotado con tela o piel, su nombre en griego antiguo era *elektrón*, de allí deriva la palabra electricidad.

A principios del siglo XX se estableció que los átomos de un mismo elemento químico poseen el mismo número de protones. La cantidad de protones se representa con la letra Z y se denomina número atómico. Los átomos neutros poseen la misma cantidad de protones que electrones, en dicho caso Z=p⁺=e^–.

La suma de protones y neutrones en un átomo se representa con la letra A, que significa número másico o número de masa.

Referencia para ubicar número atómico y número másico.

Cada tabla periódica tiene un cuadro de referencias, hay que ver en dicho cuadro la ubicación de la información para poder leer los datos de cualquier elemento que se encuentre en la tabla.

Dado el elemento oxígeno, se observa que:

Z=8 (el átomo tiene 8 protones y como es un átomo neutro también tiene 8 electrones)

A=16 (el número másico se suele redondear para calcular un número entero de neutrones)

Cálculo de neutrones:

A=P⁺+n°

16 = 8+n°

16-8 =n°

n°= 8

En este caso, el número de neutrones es 8.

Conocer estos números es indispensable para poder identificar la cantidad de partículas subatómicas que se encuentran en cada elemento.

IONES

En ocasiones, los átomos pierden o ganan electrones, cuando esto ocurre se convierte en un ión y deja de ser neutro.

Los iones pueden ser:

Positivos: cationes (Ej. Na⁺)
Negativos: aniones (Ej. Cl^–)

ISÓTOPOS

Son átomos de un mismo elemento que poseen la misma cantidad de protones en su núcleo, pero difieren en la cantidad de electrones, lo que incide en variaciones de la masa atómica. La mayoría de los elementos en la naturaleza poseen varios isótopos. Ejemplo:

los cuerpos y las cargas eléctricas

La atracción y repulsión se da entre los cuerpos debido a una diferencia en las cantidades de electrones y protones que se encuentran en los mismos. Si hay un exceso de cargas positivas con respecto a las cargas negativas, el cuerpo está cargado positivamente, caso contrario estaría cargado negativamente.

CONDUCTORES Y AISLANTES

Los cables que se utilizan para transporte de energía eléctrica poseen conductores cubiertos por aisladores que por lo general son aislantes termoplásticos.

Los portadores de carga (partículas cargadas eléctricamente que se encuentran libres, con movilidad) determinan el tipo de propiedades eléctricas de un material.

Conductores: materiales en los cuales los portadores de carga se mueven con facilidad, por ejemplo, metales como la plata, el hierro, el agua salada, etc.

El cobre es un excelente conductor, ya que posee muy poca resistencia al flujo eléctrico, lo que disminuye en gran medida las pérdidas de calor.

Aislantes: estos materiales contienen portadores de carga que no se mueven con facilidad. Se denominan también aisladores y algunos de ellos son el vidrio, los plásticos, el agua pura, el azufre, la madera seca, etc.

Semiconductores: materiales que puros son buenos aislantes y en condiciones particulares buenos conductores, como el silicio y el germanio.

Superconductores: a temperatura ambiente son conductores normales, pero a temperaturas muy bajas son excelentes conductores.

a practicar lo aprendido

Indicar si el siguiente par de partículas se atraen o se repelen.

2. Indicar la cantidad de protones, neutrones y electrones de los siguientes elementos:

a) Carbono

b) Flúor

3. Subrayar los cationes:

a) K⁺¹ b) O^-2 c) Mg⁺² d) F^-1

4. Buscar en la sopa de letras cuatro aislantes:

RESPUESTAS

Las partículas se atraen porque poseen distinta carga.
a) Carbono: 6 protones, 6 electrones y 6 neutrones.b) Flúor: 9 protones, 9 electrones y 10 neutrones.
Subrayar o marcar los cationes:a) K⁺¹ b) O^-2 c) Mg⁺² d) F^-1
Pista: puedes encontrar las palabras tanto de izquierda a derecha, como en diagonal y también de arriba hacia abajo o a la inversa. La palabras son: vidrio, madera, azufre y plástico.

¿Sabías qué...?

La masa del electrón es alrededor de 1.800 veces menor que la de protones y neutrones.

Compuestos inorgánicos: sales

Las sales se clasifican en binarias o haloideas, ternarias y cuaternarias. Son compuestos muy abundantes, todas son sólidos cristalinos a temperatura ambiente y sus iones se distribuyen con una forma determinada.

Las sales son compuestos iónicos, es decir, están formadas por cationes (iones con carga positiva) y aniones (iones con carga negativa). Las sales se producen al hacer reaccionar una base con un ácido, siendo la base quien proporciona el catión y el ácido quien otorga el anión.

FORMACIÓN DE SALES BINARIAS

METAL + NO METAL → SAL BINARIA

Las sales binarias o haloideas están formadas por un catión (elemento metálico que ha perdido electrones)y un anión que puede provenir de un hidrácido.

La sal cloruro de sodio está compuesta por dos elementos: cloro (no metal) y sodio (metal). El cloro aporta el anión Cl^– y el sodio el catión Na⁺.

El Na tiene número atómico 11 y el Cl 17, dicho número permite la ubicación de estos elementos en la tabla periódica e indican la cantidad de protones con los que cuenta cada elemento.

formación de sales

Las sales se producen mediante la neutralización de un ácido con un hidróxido, las reacciones de neutralización producen sal y agua.

ÁCIDO + HIDRÓXIDO → SAL + AGUA

Las sales obtenidas pueden ser:

Neutras
Ácidas
Básicas
Mixtas

Sales neutras

Se obtienen cuando todos los hidrógenos del ácido son reemplazados por un metal que proviene del hidróxido.

Sales haloideas (binarias)

HIDRÁCIDO + HIDRÓXIDO → SAL HALOIDEA + AGUA

ácido clorhídrico + hidróxido de sodio → cloruro de sodio + agua

HCl (ac) + NaOH (ac) → Na⁺Cl^– + H₂O

SOLUCIÓN ACUOSA (ac)

Las letras (ac) indican que un compuesto se encuentra en solución acuosa, también puede escribirse (aq). Esto significa que dichas sustancias se pueden expresar como disociadas en sus iones.

Ej: H⁺Cl^– + Na⁺OH^– → Na⁺Cl^– + H₂O

Los H⁺ del ácido reaccionan con los OH^– del hidróxido formando el agua.

RECORDAR: Para nombrar sales binarias se escribe el no metal con la terminación “uro” y finalmente se escribe nombre del metal. (Se nombra desde el elemento que se encuentra a la derecha del compuesto hacia la izquierda). Ej:

KCl: cloruro de potasio

MgI: yoduro de magnesio

Puedes revisar toda la nomenclatura de este tipo de sales en: Nomenclatura de compuestos inorgánicos: hidruros y sales binarias.

La fluorita está compuesta por fluoruro de calcio, CaF₂, una sal binaria.

Sales oxigenadas u oxosales (ternarias)

OXOACIDO + HIDRÓXIDO → OXOSAL + AGUA

ácido nítrico + hidróxido férrico → nitrato férrico + agua

HNO₃ + Fe(OH)₃ →Fe(NO₃)₃+ H₂O

El anión NO₃^– junto al catión Fe⁺³ forman la sal Fe(NO₃)₃. Se escribe primero el catión, luego el anión y se intercambian los números de oxidación.

REGLAS PARA NOMBRAR SALES

El nombre de una sal es un derivado del ácido del cual proviene, por ello es necesario conocer la nomenclatura de ácidos antes de comenzar a nombrar sales.

La reglas para nombrar sales son las siguientes:

Nomenclatura tradicional: Cambiar la terminación del ácido del cual proviene la sal (oxoácido o hidrácido) según el siguiente criterio:

TERMINACIÓN DEL ÁCIDO	TERMINACIÓN DE LA SAL
oso	ito
ico	ato
hídrico	uro

Nomenclatura por numerales de Stock (recomendada por la IUPAC): Se escribe el nombre del ion correspondiente seguido del número de oxidación y finalizando con las palabras con el nombre del metal, junto a su valencia. Ej: Fe(NO₃)₃ se nombra nitrato (V) de hierro (III).

ALGUNOS EJEMPLOS DE NOMENCLATURA

En la siguiente tabla se puede observar que las primeras columnas corresponden a los ácidos que dan origen a las sales:

COMPUESTO	NOMENCLATURA		COMPUESTO	NOMENCLATURA
ÁCIDO	TRADICIONAL	STOCK	SAL	TRADICIONAL	STOCK
H₂CO₃	ácido carbónico	carbonato de hidrógeno	CaCO₃	carbonato de calcio	carbonato de calcio
H₂SO₃	ácido sulfuroso	sulfato (IV) de hidrógeno	FeSO₃	sulfito ferroso	sulfato(IV) de hierro(II)

Para no confundirse con la nomenclatura de los iones, es recomendable utilizar la siguiente tabla que contiene algunos de ellos:

ANIÓN	NOMENCLATURA TRADICIONAL	NOMENCLATURA STOCK
CO_3^2-	ion carbonato	ion hidrógenocarbonato
HCO₃^–	ion bicarbonato	ion bicarbonato
SO₃^2-	ion sulfito	ion sulfato (IV)
SO₄^2-	ion sulfato	ion sulfato (VI)
NO₂^–	ion nitrito	ion nitrato (III)
NO₃^–	ion nitrato	ion nitrato (V)
Cl^–	ion cloruro	ion cloruro
CLO-	ion hipoclorito	ion clorato (I)
CLO₂^–	ion clorito	ion clorato (III)
CLO₃^–	ion clorato	ion clorato (V)
CLO₄^–	ion perclorato	ion clorato (VII)

Cristal de calcita, mineral formado por una oxosal: CaCO₃, carbonato de calcio.

sales ácidas

Son sales cuaternarias, resultan de la reacción de una base con un ácido, en la misma se neutralizan parcialmente los hidrógenos sustituibles del ácido. Por lo tanto, los ácidos deben tener dos o más hidrógenos sustituibles en su composición. Por ejemplo el H₂SO₄.

ÁCIDO + HIDRÓXIDO → SAL ÁCIDA + AGUA

ácido sulfúrico + hidróxido de sodio → sal ácida + agua

H₂SO₄+ NaOH → NaHSO₄ + H₂O

Se analiza la composición de la sal y se identifican sus iones:

Nomenclatura tradicional: Se escribe como si fuese una sal neutra, pero se le agrega la palabra ácido en el medio.

Ej:

Na₂SO_{4 :}sulfato de sodio (sal neutra) → NaHSO₄: sulfato ácido de sodio (sal ácida)

El carbonato ácido de sodio (NaHCO₃) también denominado bicarbonato de sodio se utiliza para la elaboración de levadura artificial, utilizada en algunos panificados.

Nomenclatura de Stock: Se antepone la palabra hidrógeno al nombre de la sal y se indica con prefijos numerales el número de átomos de hidrógeno que queda sin sustituir.

Ej:

NaHSO₄: hidrógeno sulfato de sodio

NaH₂PO₄: dihidrógeno fosfato de sodio (como hay dos hidrógenos sin sustituir se utiliza el prefijo “di”)

sales básicas

Son sales cuaternarias compuestas por no metal, H, O y metal. Se producen cuando en una neutralización existe exceso de hidróxido con respecto al ácido, por dicho motivo poseen más de un grupo hidróxido.

ÁCIDO + HIDRÓXIDO (exceso) → SAL BÁSICA + AGUA

ácido nítrico + hidróxido de magnesio → nitrato básico de magnesio + agua

HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(OH)NO₃ + H₂O

Nomenclatura tradicional: se nombra igual que a las sales neutras, pero colocando intermedia la palabra “básico”. En caso de que haya más de un grupo OH^– se escriben los prefijos di, tri, tetra, etc.

Ej: Ni₂(OH)₄SO₃sulfito tetrabásico niquélico

Nomenclatura de Stock: se nombra en orden alfabético anión-hidróxido. La palabra hidróxido se escribe con el prefijo numeral correspondiente para indicar la cantidad de hidróxidos presentes en el compuesto.

Ej: Ni₂(OH)₄SO₃ tetrahidróxido sulfito de niquel (III)

Las tiras indicadoras de pH se utilizan para determinar la acidez o basicidad de una sustancia.

sales mixtas

Son sales que contienen dos cationes, se debe escribir el catión de carga más baja primero y luego se nombra el anión. El resto de las reglas de nomenclatura es la misma que para otras sales.

Nomenclatura tradicional:

Para una sal compuesta por dos cationes y un anión se escribe el anión seguido de los metales, escritos en orden alfabético y utilizando los prefijos (di, tri, tetra, etc.) si hay más de uno de ellos.

Ej: AgK(NO₃)₂ nitrato de plata y potasio

Cuando la sal se conforma por un catión y dos aniones, se escriben los aniones con terminación uro en orden alfabético y se finaliza con el nombre del metal con terminación “oso” e “ico” si se requiere.

Ej: BaBrCl bromuro cloruro de bario

Nomenclatura por numerales de Stock:

Si se trata de dos cationes y un anión, se escribe el nombre iniciando con el numeral que indica cantidad de oxígenos (di, tri, tetra, etc.), seguido del prefijo “oxo”. Se continúa con el ion correspondiente junto al número de valencia relacionado con el mismo. Finalmente, se escriben los metales en orden alfabético e indicando con prefijos si hay más de uno de cada especie.

Ej: AgK(NO₃)₂ trioxonitrato(V) de plata y potasio

Para el caso de una sal compuesta por un catión y dos aniones, se nombra

Ej: BaBrCl bromuro cloruro de bario

A PRACTICAR LO APRENDIDO

Clasificar las siguientes sales en neutras, ácidas, básicas y mixtas.

a) KF

b) CaNa₂(SO₄)₂

c) KClO₄

d)FeHPO₄

2. Nombrar las sales del ejercicio anterior (preferentemente por numerales de Stock).

respuestas

a) sal neutra

b) sal mixta

c) sal neutra

d) sal ácida

a) fluoruro de potasio (las sales haloideas poseen una única nomenclatura).

b) tetraoxosulfato (IV) de calcio y disodio

c) clorato (VII) de potasio

d) hidrógeno fosfato de hierro(II)

¿Sabías qué...?

Las estalactitas y las estalagmitas de las cavernas son carbonato de calcio, su proceso de formación se desarrolla en cientos o miles de años.

Compuestos inorgánicos ternarios: hidróxidos y oxoácidos

Los compuestos ternarios, como su nombre lo indica, están formados por tres elementos. Dentro de esta clasificación se encuentran: ácidos oxigenados u oxoácidos, hidróxidos o bases y sales oxigenadas u oxosales.

En la naturaleza existen algunas sustancias elementales, como hidrógeno, oxígeno, calcio, oro y plata entre otras. Al combinarse producen una gran cantidad de compuestos inorgánicos. La formación de compuestos tiene como eje principal dos grupos de elementos: los metales y los no metales. Dichos elementos se combinan con hidrógeno y oxígeno para dar lugar a compuestos binarios, que permitirán formar compuestos ternarios mediante reacciones químicas en las cuales intervienen moléculas de agua.

HIDRÓXIDOS

Están formados por un metal, oxígeno e hidrógeno. Son sustancias que se caracterizan por contener el ión hidróxido OH^–. Se forman mediante la reacción de un óxido básico y agua.

Óxido básico + agua → hidróxido

Ejemplos:

Na₂O + H₂O → 2NaOH

óxido de sodio + agua → hidróxido de sodio

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

óxido de magnesio + agua → hidróxido de magnesio

El agua es un compuesto binario que está presente en gran cantidad de reacciones químicas. En las reacciones de formación de hidróxidos y oxoácidos es uno de los reactivos.

Nomenclatura

El nombre de estos compuestos se construye escribiendo la palabra “hidróxido”, seguida del nombre del metal que lo acompaña. Cuando dicho metal posee más de un número de oxidación se lo indica de acuerdo a la nomenclatura que se emplee, puede ser con sufijos (nomenclatura clásica o tradicional), prefijos (nomenclatura estequiométrica o por atomicidad) y números romanos entre paréntesis (nomenclatura por numerales de Stock).

Ejemplos:

ELEMENTO METÁLICO	NÚMERO DE OXIDACIÓN	FÓRMULA DEL HIDRÓXIDO	NOMBRE TRADICIONAL	NOMBRE POR NUMERALES DE STOCK	NOMBRE POR ESTEQUIOMETRÍA
Fe (hierro)	+2	Fe (OH)₂	hidróxido ferroso	hidróxido de hierro(II)	dihidróxido de hierro
Cu (cobre)	+1	CuOH	hidróxido cuproso	hidróxido de cobre (I)	monohidróxido de cobre

Prefijos

Algunos prefijos comúnmente utilizados en nomenclatura de compuestos son:

Azufre: sulfur- (sulfuroso) o sulf- (sulfhídrico)

Hierro: ferr- (ferroso, férrico)

Oro: aur- (aúrico)

Plomo: plumb- (plúmbico)

Cobre: cupr- (cúprico)

BASES Y ÁCIDOS

Bases: Compuestos capaces de liberar al medio grupos hidróxidos OH^–. Además de la definición anterior, son bases todos los compuestos que aceptan protones y liberan al medio iones hidróxido. Todos los hidróxidos son bases.

Ácidos: Son compuestos covalentes, liberan al medio iones oxonio o hidronios (H₃O⁺). Estos iones son protones hidratados.

La disociación de un ácido puede ser parcial o total. Si la totalidad de las moléculas del ácido se ionizan el compuesto es un ácido fuerte, si en cambio la disociación es parcial, es un ácido débil.

ÁCIDOS OXIGENADOS U OXOÁCIDOS

Los ácidos oxigenados están compuestos por hidrógeno, oxígeno y otro elemento no metálico; a diferencia de los hidrácidos (compuestos binarios formados por hidrógeno y un no metal, en solución acuosa) que no poseen oxígeno.

Se forman por reacción de un óxido ácido (no metálico) y agua.

óxido ácido + agua → oxoácido

Ejemplo:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

óxido sulfúrico + agua → ácido sulfúrico

El líquido que se encuentra dentro de una batería de autos está compuesto por ácido sulfúrico y agua destilada.

Nomenclatura

El primer paso para nombrar un oxoácido es identificar el número de oxidación con el que se encuentra el no metal distinto al H y al O. Al igual que los óxidos, se utiliza el prefijo -oso para los de menor numeración y el prefijo -ico para el de mayor.

Ejemplo:

Se ubican los números de oxidación, de acuerdo a los datos de la tabla periódica y a las reglas para colocar dichos números.

Números de oxidación:

H: +1

O: -2

S: 6 (es necesario que sea 6, para que el resultado de la suma de los números de oxidación sea cero)

1⋅2+ 6⋅1+(-2)⋅4 = 2 + 6 -8 = 0

El azufre posee tres números de oxidación:

Dado que en el compuesto H₂SO₄ el número de oxidación del azufre es 6, se estaría utilizando la mayor valencia, cuyo sufijo es “ico”. Ya se sabe que es un ácido ternario, por lo tanto se escribe la palabra “ácido” seguida del prefijo “sulfur” y para finalizar se coloca el prefijo “ico”.

Formulación: ácido + prefijo + sufijo

H₂SO₄ = ácido + sulfur + ico = ácido sulfúrico

ALGUNOS ÁCIDOS OXIGENADOS
FÓRMULA	N° DE OXIDACIÓN	NOMBRE
H₂SO₃	S: +4	ácido sulfuroso
HClO	Cl: +1	ácido hipocloroso
HClO₃	Cl: +5	ácido clórico

Los números de oxidación de H y O son +1 y -2 respectivamente.

RECORDAR: Los ácidos pueden ser binarios, sin oxígeno (por ejemplo HCl en solución acuosa) o ternarios, con oxígeno (ejemplo H₃PO₂). Para los ácidos binarios la nomenclatura se realiza colocando la palabra “ácido”, el nombre del no metal y la terminación “hídrico”, como es el caso del ácido clorhídrico (HCl).

Nomenclatura tradicional

Para la nomenclatura clásica o tradicional se utilizan los sufijos -oso e -ico, en caso de átomos con más de dos números de oxidación se utiliza los prefijos hipo- y per- para menor y mayor valencia respectivamente.

Nomenclatura de numerales de Stock

Se nombra el anión correspondiente, seguido de la valencia expresada en números romanos y entre paréntesis, finalizando con las palabras “de hidrógeno.”

Ejemplo:

H₂SO₃= sulfato + (IV) + de hidrógeno = sulfato (IV) de hidrógeno

ALGUNOS ANIONES

(SO₄)_-2: sulfato

(SO₃)_-2: sulfito

(CO₃)_-2: carbonato

Para nombrar a aniones se debe considerar la terminación del ácido.

TERMINACIÓN DEL ÁCIDO	TERMINACIÓN DEL ANIÓN
-oso	-ito
-ico	-ato

Es decir, un ácido carbónico contiene un anión carbonato. Esto se puede observar al colocar todos los números de valencia del compuesto:

Se observa que el hidrógeno tiene número de oxidación +1, por lo tanto el anión carbonato CO₃^-2 necesita tener número de oxidación -2 para mantener la neutralidad de cargas.

Nomenclatura por estequiometría

Se utiliza el prefijo numeral para la cantidad de oxígenos (mono, di, tri, tetra, etc.), seguido de el prefijo “oxo”, luego el anión con la terminación “ato” o “ito” según corresponda. A continuación se coloca en números romanos y entre paréntesis la valencia del no metal intermedio y se finaliza colocando las palabras “de hidrógeno”.

Ejemplo:

H₂SO_{3 =} tri + oxo + sulfato + (IV) + de hidrógeno = trioxosulfato (IV) de hidrógeno

Se utilizó (IV) dado el número de oxidación del azufre.

Ejemplos de oxoácidos en distintas nomenclaturas

ELEMENTO NO METÁLICO	NÚMERO DE OXIDACIÓN	FÓRMULA DEL OXOÁCIDO	NOMBRE TRADICIONAL	NOMBRE POR NUMERALES DE STOCK	NOMBRE POR ESTEQUIOMETRÍA
S (azufre)	+6	H₂SO₄	ácido sulfúrico	sulfato (VI) de hidrógeno	tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno
C (carbono)	+4	H₂CO₃	ácido carbónico	carbonato (IV) de hidrógeno	trioxocarbonato (IV) de hidrógeno
Cl (cloro)	+7	HClO₄	ácido perclórico	clorato (VI) de hidrógeno	tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno

a practicar lo aprendido

Nombrar los siguientes compuestos:

a) KOH

b) Cu (OH)₂

c) H₃PO₄

2. Formular los siguientes compuestos:

a) hidróxido férrico

b) ácido clórico

d) sulfito (IV) de hidrógeno

RESPUESTAS

a) hidróxido de potasio

b) hidróxido cúprico/ hidróxido de cobre (II)/ dihidróxido de hierro

c) ácido fosfórico / fosfato (V) de hidrógeno/ tetraoxofosfato (V) de hidrógeno

a) Fe (OH)₃

b) HClO₃

c) H₂SO₃

¿Sabías qué...?

El hidróxido de sodio, comúnmente conocido como sosa cáustica, uno de los principales ingredientes en la fabricación de jabones.

Nomenclatura de compuestos inorgánicos: hidruros y sales binarias

Los compuestos inorgánicos binarios son los óxidos, los hidruros y las sales binarias. Para su nomenclatura y formulación se requiere conocer la clasificación de los elementos químicos en la tabla periódica.

Los hidruros y sales binarias al igual que los óxidos, se pueden nombrar de tres formas: por nomenclatura tradicional, por numeral de Stock y por atomicidad.

NOMENCLATURA DE HIDRUROS

Los hidruros pueden ser metálicos y no metálicos, dependiendo si el hidrógeno se unió a un metal o a un no metal, respectivamente.

hidrógeno + metal → hidruro metálico

hidrógeno + no metal → hidruro no metálico

Hidruros metálicos

Se emplean las mismas reglas que para los óxidos, en este caso se emplea la palabra “hidruro” seguida del nombre del metal correspondiente:

Ejemplos:

FÓRMULA DEL HIDRURO METÁLICO	NOMENCLATURA
FÓRMULA DEL HIDRURO METÁLICO	Tradicional o clásica	Numeral de Stock	Por atomicidad
KH	hidruro de potasio	hidruro de potasio	monohidruro de potasio
FeH₂	hidruro ferroso	hidruro de hierro (II)	dihidruro de hierro

En los hidruros metálicos el número de oxidación es -1, de este modo el resultado de la suma de los números de oxidación es cero:

En la fórmulas de los compuestos no se utiliza como subíndice el número 1, por lo tanto, la fórmula del hidruro ferroso es: FeH₂.

Hidruros no metálicos

A esta clase de hidruros se los nombra mediante una sola nomenclatura dado que el H tiene número de oxidación +1 y el otro elemento no metálico utiliza su único número de oxidación negativo. Por lo tanto, la nomenclatura se realiza escribiendo el nombre del elemento no metálico distinto al H con el sufijo -uro e indicando al final que es “de hidrógeno”.

Ejemplos:

FÓRMULA DEL HIDRURO NO METÁLICO	NOMBRE
HF	fluoruro de hidrógeno
HBr	bromuro de hidrógeno

Los elementos halógenos (F, Cl, Br e I) se combinan para formar hidruros no metálicos con número de oxidación -1. Por lo tanto:

No es necesario escribir subíndices 1, por ello la fórmula del bromuro de hidrógeno es HBr.

NOMBRES ESPECIALES DE HIDRUROS NO METÁLICOS

Algunos hidruros no metálicos poseen nombres particulares, como es el caso de:

H₂O: agua

NH₃: amoníaco

CH₄: metano

Hidrácidos

En solución acuosa los hidruros no metálicos adquieren propiedades ácidas, por lo que se los denomina hidrácidos. Para nombrar hidrácidos se escribe la palabra “ácido” seguida del elemento no metálico distinto al hidrógeno, finalizando con “hídrico”. Por ejemplo:

HCl: cloruro de hidrógeno

HCl (aq): ácido clorhídrico

“aq” significa que se encuentra en solución acuosa.

ÁCIDO CLORHÍDRICO

Este hidrácido tiene variados usos y además se encuentra en el estómago, ya que forma parte de los jugos gástricos. Es muy corrosivo, pero las paredes del estómago poseen una capa de mucosa protectora. Sin embargo esta capa puede disminuir debido al consumo frecuente de alcohol y algunos medicamentos, o por enfermedades, lo que puede producir que el ácido genere úlceras estomacales.

nomenclatura de sales binarias

Las sales binarias son compuestos formados por un metal y un no metal (distinto al H y al O), se nombran escribiendo el prefijo-uro luego del no metal.

Ejemplos:

FÓRMULA DE LA SAL BINARIA	NOMENCLATURA
FÓRMULA DE LA SAL BINARIA	Tradicional o clásica	Numeral de Stock	Por atomicidad
NaCl	cloruro de sodio	cloruro de sodio	monocloruro de sodio
CuBr₂	bromuro cúprico	bromuro de cobre (II)	bibromuro de cobre

*Recordar que cuando el metal tiene un sólo número de oxidación, no se coloca dicho número entre paréntesis, como el caso del cloruro de sodio, donde el Na(sodio) posee una sola valencia.

El NaCl o cloruro de sodio es la sal común de mesa, en la Antigüedad no era utilizada para condimentar los alimentos, tenía otros usos como la conservación de las carnes.

A PRACTICAR LO APRENDIDO

RECORDAR: Se empieza a nombrar desde el elemento que está a la derecha del compuesto hacia la izquierda.

Nombrar los siguientes compuestos (en nomenclaturas tradicional, de atomicidad respectivamente) e indicar si pertenecen a hidruros (metálicos o no metálicos) o a sales binarias.

a) FeCl₃

b) CuBr

c) HI

d) MgH₂

2. Escribir las fórmulas de los siguientes compuestos:

a) sulfuro de hidrógeno

b) hidruro de calcio

c) bromuro niqueloso

RESPUESTAS

a) cloruro ferroso, cloruro de hierro (III), tricloruro de hierro. SAL BINARIA

b) bromuro de cobre, bromuro de cobre (I), monobromuro de cobre. SAL BINARIA

c) yoduro de hidrógeno. HIDRURO NO METÁLICO (Los hidruros no metálicos solo utilizan una nomenclatura.)

d) hidruro de magnesio, hidruro de magnesio, dihidruro de magnesio. HIDRURO METÁLICO

a) H₂S

b) CaH

c) NiBr₂

¿Sabías qué...?

El H₂S, ácido sulfúrico, es el que le da el aroma desagradable al huevo podrido.

Si necesitas revisar los distintos tipos de nomenclatura o repasar la nomenclatura de óxidos puedes acceder al artículo: Nomenclatura de compuestos inorgánicos: óxidos.