CAPÍTULO 1 / EJERCICIOS

materiales | ejercicios

características y propiedades de la materia

1. Completa la siguiente tabla con ejemplos de propiedades intensivas y extensivas.

Propiedades intensivas	Propiedades extensivas

2. Los materiales tienen propiedades específicas que permiten diferenciarlos. Escribe en cada caso el tipo de propiedad que corresponda.

Brillo

______________________________________________________________________________________________________

Transparencia

______________________________________________________________________________________________________

Densidad

______________________________________________________________________________________________________

Plasticidad

______________________________________________________________________________________________________

Sabor

______________________________________________________________________________________________________

Tamaño

______________________________________________________________________________________________________

Conductividad

______________________________________________________________________________________________________

Dureza

______________________________________________________________________________________________________

Ductibilidad

______________________________________________________________________________________________________

Tenacidad

______________________________________________________________________________________________________

Maleabilidad

______________________________________________________________________________________________________

Corrosión

______________________________________________________________________________________________________

3. Indica el estado en que se encuentra cada material.

	_________________________________
	_________________________________
	__________________________________
	__________________________________

el agua

1. Completa el siguiente texto sobre la historia del agua.

El filósofo griego Aristóteles postuló que el agua era un elemento ________________ que se encontraba de forma natural en estado _______________ en la naturaleza. Luego, otro filósofo griego, Anaxímenes, descubrió que en la atmósfera había _______________________, y concluyó que esta sustancia también se podía encontrar naturalmente en la atmósfera.

2. Responde brevemente las siguientes preguntas:

¿Qué elementos forman la molécula de agua?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cuál es el tipo de agua apta para el consumo humano?

______________________________________________________________________________________________________

¿Quiénes fueron los primeros en descubrir un método para potabilizar el agua?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son las propiedades organolépticas del agua?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son las temperaturas de ebullición y fusión del agua?

______________________________________________________________________________________________________

3. Escoge una de las siguientes imágenes y describe brevemente la importancia del agua para ese ser vivo.

el aire

1. Selecciona la opción correcta:

El aire es una mezcla de…

a) líquidos

b) gases

c) metales

¿Cuál de estos no es un elemento que forma parte del aire?

a) Argón

b) Dióxido de carbono

c) Glucosa

¿Cuál de éstas no es una capa de la atmósfera?

a) Manto

b) Tropósfera

c) Exósfera

Las propiedades físicas del aire están determinadas por las características propias del estado…

a) sólido

b) gaseoso

c) líquido

¿Cuál de estos no forma parte de la clasificación de los vientos?

a) Regulares

b) Periódicos

c) Populares

2. Investiga cuál es el único mamífero volador y describe sus características.

________________________________

______________________________________________________________________________________________________

la madera

1. Relaciona cada término con su descripción.

Corteza	Madera dura y consistente que se encuentra hacia el centro del árbol.
Duramen	Madera joven de reciente formación.
Médula	Capa más externa del árbol.
Albura	Zona central del tronco de poca resistencia.

2. Investiga cómo se fabrica el papel y realiza un esquema sobre el proceso.

los minerales

1. Completa las siguientes oraciones sobre las características de los minerales:

Son de origen _________________, es decir, están formados por elementos químicos donde el carbono es el menos predominante.
Son ________________ a temperatura ambiente.
Tienen una _________________________ definida.
Tienen una estructura interna ordenada característica del estado ______________ de la materia.

2. Escribe un ejemplo de cada tipo de mineral.

Elementos nativos: ___________________________

Sulfuros: ___________________________

Halogenuros: ___________________________

Sulfatos: ___________________________

Carbonatos: ___________________________

Fosfatos: ___________________________

Silicatos: ___________________________

Óxidos: ___________________________

los metales

1. Realiza un cuadro comparativo entre los metales pesados y los metales tóxicos.

Metales pesados	Metales tóxicos

2. Realiza una lista de 5 metales, escoge 2 e indica sus características (símbolo, tipo, estado de agregación y punto de ebullición o fusión)

___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________

________________________________

______________________________________________________________________________________________________

________________________________

______________________________________________________________________________________________________

el petróleo

1. Completa la siguiente tabla relacionada con los productos derivados del petróleo.

	¿En qué consiste?	Usos
Gasolina
Kerosén
Asfalto
Gasoil
Gas natural

2. Observa la siguiente imagen y describe cómo afectan los derrames de petróleo al medioambiente.

______________________________________________________________________________________________________

los plásticos

1. Marca con una cruz (X) las opciones correctas relacionadas con las propiedades del plástico.

( ) Pueden ser duros o blandos, dependiendo el objeto que se quiera hacer.

( ) No transmiten la electricidad ni el calor, por lo tanto son buenos aislantes.

( ) La mayoría son pesados.

( ) Pueden ser opacos o transparentes.

( ) Son más costosos que otros materiales.

( ) Son contaminantes ya que muchos no son degradables ni fáciles de reciclar.

2. De esta lista de termoplásticos escoge uno e indica sus características y usos.

PET
Poliestireno
Polipropileno
Policlorulo de vinilo

________________________________

______________________________________________________________________________________________________

los cerámicos

1. Utiliza las palabras que se presentan a continuación para explicar la fabricación del plástico.

a) Arcilla b) Tipos de suelos c) Extracción d) Fábricas e) Caolín f) Cocción

______________________________________________________________________________________________________

2. De las siguientes imágenes indica cuáles pertenecen al grupo de los cerámicos.

¿qué es el reciclaje? ¿cuál es su utilidad?

1. Describe en cada material cómo se puede reciclar.

Metal

______________________________________________________________________________________________________

Plástico

______________________________________________________________________________________________________

Pilas y baterías

______________________________________________________________________________________________________

Vidrio

______________________________________________________________________________________________________

Materia orgánica

______________________________________________________________________________________________________

2. Observa la siguiente imagen y responde:

¿Cuáles son los materiales no biodegradables?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué significan las tres R?

______________________________________________________________________________________________________

¿Cómo podemos ayudar a reciclar en nuestro hogar?

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué pasa si no reclamos los residuos que producimos?

______________________________________________________________________________________________________

Propiedades y nomenclatura de ésteres

Los ésteres son compuestos orgánicos oxigenados que contienen un carbonilo unido a un grupo alcoxido y un grupo alquilo o arilo. Éstos se obtienen a partir de ácidos carboxílicos, por lo cual se conocen como derivados de los mismos.

Los ésteres (R-COOR) son compuestos estructuralmente relacionados a los ácidos carboxílicos (R-COOH), ya que la formación del éster requiere la sustitución del grupo –OH del ácido por un grupo –OR´.

Esterificación

La esterificación es una reacción a partir de la cual se pueden obtener ésteres. Para ellos se hace reaccionar un acido carboxílico con un alcohol para formar el éster más agua, generalmente se emplea un acido fuerte como catalizador.

PROPIEDADES DE LOS ÉSTERES

Los ésteres de baja masa molecular se caracterizan por ser líquidos con aromas agradables, conforme la masa molecular aumenta, lo esteres tienden a ser sólidos a temperatura ambiente e inodoros.

La solubilidad de los esteres en agua disminuye conforme aumenta la cadena carbonada.

Por otro lado, sus puntos de ebullición suelen ser más bajos que el del ácido del cual deriva cada uno debido a que la presencia de un grupo alquilo o arilo en lugar del hidrógeno dificulta la formación de enlaces de hidrógeno.

Aroma a ésteres

Una de las características de los esteres está relacionado a su aroma, el cual es responsable del olor de algunas frutas y flores. Por ello se utilizan en la industria de las fragancias y perfumes.

El plátano debe su aroma al etanoato de pentilo.

El pentoanato de pentilo es el responsable del olor a manzana.

El albaricoque es un aroma asociado al butanoato de pentilo.

El olor a frambuesa se debe al octanoato de heptilo.

NOMENCLATURA DE ÉSTERES

Además de las regla generales de nomenclatura, la IUPAC determinó una serie de reglas específicas para los ésteres, las cuales se detallan a continuación.

¡Recuerda!

Las normas generales de nomenclatura orgánica son:

Seleccionar la cadena principal, ésta siempre es la más larga y la que contiene el grupo funcional de mayor prioridad.
Enumerar la cadena principal, para lo cual se asigna la numeración más baja posible al grupo funcional principal y a los sustituyentes e insaturaciones presentes en la estructura.
Identificar y nombrar los sustituyentes presentes.
Los sustituyentes se nombran en orden alfabético, en casos donde los sustituyentes se encuentran repetidos se utilizan prefijos de cantidad que no son considerados al momento de ordenar, por ejemplo: di = 2, tri = 3, tetra = 4, penta = 5, hexa = 6 y así sucesivamente.

Los ésteres se nombran como sales del ácido carboxílico del cual provienen. Para ello se sustituye la terminación –oico por el sufijo –oato, luego se coloca el nombre del sustituyente alquilo o arilo unido al átomo de oxígeno, dichos nombres deben estar separados por la palabra “de”.

– Ejemplo:

En compuestos donde el grupo éster se encuentra como sustituyente, por ejemplo en ácidos carboxílicos y anhídridos ácidos, se emplea el nombre del alcoxido correspondiente seguido de la palabra carbonil.

Ejemplo:

Algunos medicamentos son ésteres, por ejemplo la aspirina.

En aquellos compuestos donde el grupo éster está unido a un ciclo se considera como cadena principal al ciclo, cuyo nombre va seguido de la terminación –carboxilato de alquilo, donde el nombre del alquilo dependerá del número de carbonos.

Ejemplo:

¿Sabías qué...?

Los ésteres cíclicos reciben el nombre de lactonas

Ejemplo:

Nombre el siguiente compuesto:

Paso 1: reconocer el ácido del cual proviene el éster, luego se elimina la palabra ácido y se sustituye el sufijo –ico por -ato.

Paso 2: reconocer y nombrar el grupo alquilo unido al oxigeno.

Paso 3: escribir el nombre completo del compuesto.

Compuestos orgánicos

Seguramente has escuchado a alguien decir “somos química”, pues no hay nada más cierto que esta afirmación. Ya que a nivel molecular, el ser humano está constituido por diversos compuestos orgánicos, como: proteínas, carbohidratos, aminas y azúcares.

En la química orgánica existe una gran variedad de compuestos, formados en su mayoría por combinaciones de átomos de carbono. El carbono es un elemento químico capaz de formar enlaces fuertes con otros átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, entre otros.

La química orgánica es la rama de la química que estudia los compuestos de carbono.

Los compuestos de carbono hidrógeno, también conocidos como hidrocarburos están formados por átomos de carbono e hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes simples o múltiples, estos últimos tienen gran influencia en el comportamiento químico de los hidrocarburos.Compuestos carbono hidrógeno

¿Qué es la cadena carbonada?

La cadena carbonada es la unión de varios átomos de carbono a través de enlaces sigma (σ) y pi (π), también se le denomina esqueleto carbonado.

De acuerdo a la estructura de su cadena carbonada, los hidrocarburos se clasifican de la siguiente manera:

Alifáticos acíclico: son aquellos compuestos formados por cadenas de carbono abiertas, las cuales pueden ser lineales o ramificadas.

Tipos de carbono

En el esqueleto carbonado de una molécula se distinguen varios tipos de carbono:

Carbono primario: enlazado a 1 átomo de carbono y 3 hidrógenos.

Carbono secundario: enlazado a 2 átomos de carbono y 2 hidrógenos.

Carbono terciario: enlazado a 3 átomos de carbono y 1 hidrógeno.

Carbono cuaternario: enlazado a 4 átomos de carbono.

Inténtalo en casa, ¿cuál de las siguientes opciones es la correcta?

El 2,2,5-trimetilhexano tiene 5C 1^rio, 2C 2^rio, 2C 3^rioy 1C 4^rio
El 2,2,5-trimetilhexano tiene 6C 1^rio, 2C 2^rio, 1C 3^rio y 1C 4^rio
El 2,2,5-trimetilhexano tiene 5C 1^rio, 3C 2^rio, 1C 3^rio y 1C 4^rio
El 2,2,5-trimetilhexano tiene 5C 1^rio, 2C 2^rio, 1C 3^rio y 1C 4^rio

Insaturados: compuestos de carbono hidrógeno que tienen enlaces simples y múltiples, se dividen en:
- Alquenos: son aquellos que contienen un doble enlace (uno σ y otro π) en su cadena carbonada.
- Alquinos: poseen un triple enlace (uno σ y dos π) en su cadena carbonada.

Las bolsas plásticas están hechas de polietileno [-(CH2-CH2)n-], un polímero formado a partir del eteno.

Alicíclicos: son los compuestos formados por cadenas de carbono cerradas, estas pueden tener ramificaciones.

Saturados: cadenas carbonadas cerradas formadas únicamente por enlaces simples (σ), se conocen como cicloalcanos.

Insaturados: cadenas carbonadas cerradas que tienen enlaces simples y múltiples, se clasifican en:
- Cicloalquenos: son los que poseen dobles enlaces (uno σ y otro π) no alternados.
- Cicloalquinos: constituidos por al menos un triple enlaces (uno σ y dos π).

Aromáticos: son los hidrocarburos que poseen enlaces π conjugados, cuya deslocalización de electrones π disminuye la energía electrónica de la molécula. Existen moléculas donde la deslocalización de electrones π aumenta la energía electrónica de la misma, estos compuestos se conocen como antiaromáticos.

Los hidrocarburos aromáticos se clasifican en:

– Benceno y derivados, algunos ejemplos de este tipo de compuestos son:

¿Cómo saber si es aromático o antiaromático?

Para saber si un hidrocarburo con enlaces π conjugados es aromático o antiaromático se utiliza la Regla de Hückel, la cual nos indica que para que un compuesto sea considerado aromático el número de electrones π deslocalizados debe ser igual a 4N+2, en caso de ser igual a 4N se dice que la estructura es antiaromática.

3 enlace π	4 enlace π
Cada enlace tiene 2 electrones (e^–), entonces hay 6 e^– π	Cada enlace tiene 2 electrones (e^–), entonces hay 8 e^– π
4N + 2 = 6 e^– π	4N = 8 e^– π
Se cumple para N igual 1, por lo cual es aromático.	Se cumple para N igual 2, por lo cual es antiaromático.

– Polinucleares, las cuales están constituidas por dos o más ciclos unidos entre sí, algunos de los compuestos más representativos de este grupo son:

El petróleo está constituido por una mezcla de diferentes hidrocarburos.

Compuestos carbono halógenos

Son aquellos compuestos que poseen al menos un enlace simple (σ) entre un átomo de carbono y un halógeno (-C-X, donde X = Cl, F, I, Br), se les denomina haluros. Entre los más representativos están:

Compuestos carbono oxígeno

Son los compuestos que tienen enlaces simples o múltiples entre un átomo de carbono y uno oxígeno. Entre los compuestos carbono oxígeno se encuentran:

Alcoholes: son lo compuestos que contienen en su estructura al menos un enlace C-OH.

Alcohol ≠ Fenol

Los fenoles son compuestos carbono oxígeno que poseen enlaces entre un átomo de carbono aromático y el oxígeno del grupo -OH. Las propiedades químicas de los fenoles son distintas a la de los alcoholes, por lo cual se les considera un tipo de compuesto o familia diferente.

Algunas sustancias como el vino contienen polifenoles, los cuales tienen una gran capacidad antioxidante.

Éteres: tienen un átomo de oxígeno enlazado a través de enlaces simples a dos átomos de carbono (R-O-R´).

Ácidos carboxílicos: poseen en su esqueleto carbonado la función –COOH.

Cetonas: tienen la siguiente forma R-CO-R, donde R puede ser un radical alifático, alicíclico o aromático.

Aldehídos: son los que contienen el grupo funcional –CHO.

Ésteres: son derivados de los ácidos carboxílicos, su grupo funcional es –COOR, donde R puede ser un radical alifático, alicíclico o aromático.

Algunos ésteres se emplean en la fabricación de fragancias o perfumes.

Compuestos carbono nitrógeno

Como su nombre lo indica, son los compuestos que contienen enlaces simples o múltiples entre un átomo de carbono y uno de nitrógeno. Entre los tipos de moléculas orgánicas con enlace C-N se encuentran:

Aminas: contienen enlaces simples carbono nitrógeno, pueden ser primarias (-NH₂), secundarias (-NRH) o terciarias (-NR₂)

Nitrilos: en su esqueleto carbonado tienen un enlace triple carbono nitrógeno (-C≡N).

A continuación un resumen de los grupos funcionales característicos de algunos compuestos carbono oxígeno:

Normas generales de nomenclatura orgánica

Para poder identificar los diferentes compuestos orgánicos que existen se aplican una serie de normas establecidas por la Unión Internacional para la Química Pura y Aplicada (IUPAC por sus siglas en inglés), dichas normas consisten en lo siguiente:

Identificar según el orden de prioridad de los grupos funcionales el tipo de compuesto, para ello se emplea la siguiente tabla:

Orden de prioridad	Grupo funcional presente	Sufijo
1	Ácidos carboxílicos	ico
2	Ésteres (y otros derivados de ácidos carboxílicos)	ato
3	Nitrilos	nitrilo
4	Aldehídos	al
5	Cetonas	ona
6	Alcoholes y fenoles	ol
7	Aminas	amina
8	Alquenos	eno
9	Alquinos	ino
10	Alcanos	ano

Seleccionar la cadena principal, la cual siempre es la más larga y la que contiene el grupo funcional de mayor prioridad.

Enumerar la cadena principal, para ello se debe asigna la numeración más baja posible al grupo funcional de mayor prioridad y a los radicales e insaturaciones presentes.

Identificar los radicales o sustituyentes presentes, se entiende por radicales todas aquellas ramificaciones que quedan unidas a la cadena.

Se nombran los radicales por orden alfabético, en casos donde los sustituyentes se encuentran repetidos se utilizan prefijos de cantidad, por ejemplo: di = 2, tri = 3, tetra = 4, penta = 5, hexa = 6 y así sucesivamente.

Por último se indica el nombre del compuesto en base al grupo funcional principal y al número de carbonos que forman la cadena principal, cada tipo de compuesto tiene una terminación o sufijo particular.

Reconociendo grupos funcionales

El anís estrellado debe su sabor a un compuesto químico denominado anetol, indica los grupos funcionales presentes en su estructura química: