componentes químicos, Apuntes de Química

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1 NATHALY MOSQUERA AGUIRRE Undécimo IDELFONSO PUENTE TRUJILLO ISIDORO JIMENEZ CUESTA Docentes INSTITUCION EDUCATIVA CORAZON INMACULADO DE MARIA FISICA, QUIMICA EL DONCELLO, CAQUETA 2021

GUÍA DE APRENDIZAJE N° 2^2 G

GRUPO DE ÁREAS: CIENCIAS NATURALES

ASIGNATURAS:

QUÍMICA Y FÍSICA

GRADO: ONCE A y B PERIODO: PRIMERO DOCENTES : QUIMICA: ILDEFONSO PUENTES TRUJILLO: WhatsApp3234787920Email:[email protected] FISICA: ISIDORO JIMÉNEZ CUESTA : WhatsApp 3117193137 Email: [email protected] NOMBRE DEL ESTUDIANTE: SEMANAS : 4 FECHA : 08 de Marzo de 2021

FECHA DE RECEPCIÓN DEL TRABAJO:

HORARIO DE ATENCIÓN :

En lo posible, las dudas se resolverán dentro de los encuentros programados. Sin embargo, se dará un horario adicional de atención vía WhatsApp y telefónica de lunes a jueves, de 3 pm a 5 pm. VÍA DE ENTREGA : Virtual: la guía se debe entregar completamente desarrollada a CADA UNO de los docentes del grupo según su asignatura, bien sea por WhatsApp o correo electrónico. El archivo que se envíe a cada docente debe ser en formato PDF. Físico: la guía se debe entregar completamente desarrollada, y debidamente marcada con nombre, apellido y grado a la I.E. Corazón Inmaculado de María, sede central. HABILIDADE S Y COMPETENC IAS A ALCANZAR  Uso de conceptos y explicación de fenómenos.  Formula hipótesis con base en el conocimiento cotidiano, teorías y modelos científicos.  Toma decisiones responsables frente al cuidado y preservación del medio ambiente.  Identificar las características de algunos fenómenos de la naturaleza basado en el análisis de información y conceptos propios del conocimiento científico. SABERES:  Identifica la teoría de hibridación orbital para explicar las propiedades de los enlaces formados por los átomos de carbono en los compuestos orgánicos.  Participa con frecuencia en clase expresando sus puntos de vista e inquietudes sobre los temas de química orgánica y física desarrollados por medio de preguntas.  Expresa, de manera respetuosa con sus compañeros, sus diferentes puntos de vista.  Identifica las cargas eléctricas y comprende que la interacción de las cargas en reposo generan fuerzas eléctricas y que cuando las cargas están en movimiento generan fuerzas magnéticas TEMAS: Química: El carbono ( Fuentes naturales).  Estados de hibridación del carbono  Ley de coulomb

GUÍA APRENDIENDO DESDE CASA^4

Actividades para desarrollar durante 4 semanas SEMANA DEL 08 DE MARZO AL 06 DE ABRIL Bienvenidos a la asignatura de Química. En esta guía vamos a estudiar el carbono y sus variedades. ¡Comencemos! EL CARBONO FUENTES NATURALES. El Carbono en la naturaleza se encuentra en forma de carbonatos de Calcio y Magnesio y en la atmósfera en forma de Dióxido de Carbono y Monóxido de Carbono. Sus principales fuentes Se encuentran en la naturaleza en tres variedades alotrópicas: diamante, grafito y carbono amorfo; que son sólidos con puntos de fusión muy altos, además de insolubles en todos los disolventes a temperatura ambiente. Otras fuentes de Carbono son los combustibles fósiles, como el carbón, gas natural y petróleo. Dependiendo de la edad geológica el carbón se encuentra principalmente como hulla, la cual posee entre 70 y 90% de Carbono y llega a tener hasta un 45% de materiales volátiles. Destilando la hulla en ausencia de aire se obtienen gases combustibles, gases amoniacales, alquitrán y un 20% de coque. Destilando el alquitrán se obtienen productos que tienen aplicación como disolventes, colorantes, plásticos, explosivos y medicinas. Entre las principales fuentes se encuentra: el petróleo, carbón, organismos vegetales y animales, residuos animales y vegetales, síntesis orgánica y gas natural Variedades de carbono. Las variedades de carbono para su estudio se dividen en naturales y artificiales: Carbones naturales  Diamante En tiempo remoto se consideró como cristal de roca; Bergman, 1777 demostró que no tenía sílice, quedando con ello sin autoridad las ideas antiguas; Lavoissier patentizó que el diamante era carbono y Davy, 1816 averiguo los componentes del producto de la combustión, resultando ser anhídrido carbónico en volumen igual al oxígeno consumido; en virtud de estos y otros trabajos modernos, puede considerarse como el carbono más puro que se conoce, el cual se presenta cristalizado. Cristaliza en el sistema regular, distinguiéndose por su gran dureza. La densidad oscila, entre 3,5 y 3,55 y su poder dispersivo para la luz es considerable. La talla hace variar la intensidad de su brillo, aumentando este al multiplicarse el número de caras. QUÍMICA

La acción del calor sobre el diamante varía según actúe en contacto o al abrigo del aire.^5 Calentando en contacto de este arde al rojo. No es buen conductor de la electricidad y se electriza por frotamiento. Varias han sido las tentativas para obtenerlo artificialmente. El que consiguió mejor resultado fue Moissan, 1893, haciendo disolver el carbono en el hierro fundido, operando a elevadísima temperatura en el horno eléctrico ideado por él. Los diamantes que obtuvo fueron pequeños. Para prepararlos se enfría bruscamente la masa fundida dejándola caer en agua; primero se solidifica la parte exterior, mientras que la interna permanece liquida; esta se enfría poco a poco sacando del agua la masa, la cual suelta el carbono en forma cristalina por la enorme presión que experimenta.  Grafito Conocido también como plombagina y es una variedad perfectamente caracterizada por la adherencia que existe entre sus partículas, siendo esto la causa de rayar el papel y de que se aplique a la fabricación de lapiceros. Se encuentra en los terrenos primitivos: cristalino en Ceylan y la India y amorfo en la Siberia Oriental y otros países. Es de color gris de acero y en general se presenta en masas hojosas, siendo buen conductor del calor y la electricidad, su densidad oscila entre 2,1 y 2,4. La manera de actuar este combustible con los agentes oxidantes, le diferencia de los demás carbones naturales. La oxidación por el ácido nítrico y el clorato de potasio da origen a un ácido llamado por unos grafíticos, el cual es amarillo y de estructura laminar.  Antracita Se encuentra en los terrenos anteriores al carbonífero. Es de color negro; la densidad varía entre 1,3 y 1,5, siendo un cuerpo completamente falto de forma cristalina. Se quema difícilmente y solo a temperaturas muy altas y con el auxilio de chimeneas de gran tiro.  Hulla De origen vegetal este combustible, procede de restos vegetales que, sepultados en la tierra, con el transcurso de los siglos experimentaron una combustión lenta. Entre las sustancias que suelen acompañar a las hullas, cumple mencionar el sulfuro de hierro, causa a veces de inconvenientes, pues transformándose en sulfato disgrega el carbón, inutilizándolo en lagunas ocasiones. Desde el punto de vista industrial, se dividen estas según la manera de presentarse al someterlas al fuego en hullas grasas , semigrasas y secas o magras. Las primeras presentan color negro, son fáciles de quemar y dan llama larga; las segundas poseen color gris de acero, se inflaman con más dificultad, conteniendo bastante cantidad de sulfuro de hierro y las magras o secas son las peores, pues ricas en carbono se contraen mucho al convertirlas en cok y lo dejan arenoso.  Lignito

originado la necesidad de instalar hornos especiales para atender las exigencias de la^7 industria, por ser insuficiente el cok preparado en dichas fábricas. Si bien a temperatura ambiente el carbono es sólido , puede sublimarse al pasar de los 3600 °C de temperatura y pasar a estado gaseoso. En la naturaleza, sin embargo, se presenta en seis formas distintas o alótropos: Otras aplicaciones. Fullerenos. Descubiertos a mediados de los años 80, se trata de 60 átomos de carbono estructurados ya no hexagonalmente, como acostumbra, sino heptagonal o pentagonalmente. Eso le confiere apariencia esférica, como un balón de fútbol. Nanotubos. Uno de los primeros productos de la industria nanotecnológica, no es más que láminas de grafito enrolladas cilíndricamente y rematadas en sus extremos por hemiesferas de carbono. Carbinos. Uno de los productos industriales más potentes de las últimas décadas, consiste en un átomo de carbono hecho univalente y eléctricamente neutro, el cual es la sustancia más resistente jamás conocida. Tipos de hibridación Los orbitales atómicos tienen distintas formas y orientaciones espaciales, aumentando en complejidad. El átomo de carbono en su estado fundamental posee seis electrones, cuya configuración es 1 s^22 s^22 p 2.^ Es decir, deberían ocupar el nivel 1 s (dos electrones), el 2 s (dos electrones) y parcialmente el 2p (los dos electrones restantes) de acuerdo al Principio de Aufbau. Esto quiere decir que el átomo de carbono solo posee dos electrones desapareados en el orbital 2 p , pero así no es posible explicar la formación ni geometría de la molécula de metano (CH 4 ) u otras más complejas. Así que para formar estos enlaces se necesita la hibridación de los orbitales s y p (para el caso del carbono), para generar nuevos orbitales híbridos que expliquen incluso los enlaces dobles y triples, donde los electrones adquieren la configuración más estable para la formación de las moléculas. Hibridación sp^3 (TETRAGONAL.) La hibridación sp^3 consiste en la formación de cuatro orbitales “híbridos” a partir de los orbitales 2s, 2px, 2py y 2pz puros.

Así, se tiene el arreglo de los electrones en el nivel 2, donde existen cuatro electrones^8 disponibles para la formación de cuatro enlaces y se ordenan de forma paralela para tener menor energía (mayor estabilidad). SEMANA DEL 08 DE MARZO AL 6 DE ABRIL A partir de la información contenida en el texto, la explicación ofrecida por el docente y el link propuesto en la presente guía vamos a afianzar en el tema y responder las preguntas planteadas. Ejemplo. La molécula del metano CH4 y ocurre cuando un átomo de carbono forma enlaces con 4 átomos monovalentes en este caso 4átomos de hidrógeno o de algún elemento de los alógenos. Hibridación sp^2 (TRIGONAL) A través de la hibridación sp^2 se generan tres orbitales “híbridos” a partir del orbital 2s puro y tres orbitales 2p puros. Además, se obtiene un orbital p puro que participa en la formación de un enlace doble (llamado pi: “π”). Un ejemplo es la molécula de etileno (C 2 H 4 ), cuyos enlaces forman ángulos de 120° entre los átomos y le proporcionan una geometría trigonal plana. En este caso se generan enlaces simples C-H y C-C (debido a los orbitales sp^2 ) y un enlace doble C-C (debido al orbital P), para formar la molécula más estable.

c) Cloratos de fósforo y cobre.^10 d) Ninguna de las anteriores.

2. Se consideran como otras fuentes del carbono: a) El carbón. b) El gas natural. c) El petróleo. d) Todas las anteriores. 3. El carbón se encuentra en la naturaleza como hulla, en un porcentaje de: a) 45% b) 20% c) 70 y 90% d) Ninguna de las anteriores. 4. Quien elaboró el diamante artificial fue el científico: a) Lavoisier. b) Davis c) Moissan d) Ninguna de las anteriores. 5. El mejor conductor de la corriente eléctrica entre las clases de carbono es: a) Diamante. b) Grafito. c) Antracita. d) Todas las anteriores. 6. El carbón Coke se obtiene por destilación, al calentar el carbón: a) Hulla. b) Turba. c) Negro de humo. d) Todas las anteriores. Falso (F) o Verdadero (V). 7. La sustancia más resistente jamás conocida, son los carbinos. ( V ) 8. Los nanotubos son láminas de grafito enrolladas y terminadas por emiesferas de carbón. ( V ) 9. En química la hibridación consiste en la mezcla de orbitales puros s y p. ( V ) 10. Un ejemplo para hibridación sp^2 es la molécula del etileno (C2H4). ( F ) 11. La hibridación tetragonal se caracteriza porque se mezclan un orbital puro s con tres p (sp^3 ). ( V ) 12. En la hibridación tetragonal sp^3 , se presenta un enlace doble (sigma y π). ( F)

11 Bienvenidos a la asignatura de Física. En esta guía vamos a continuar con el estudio sobre la ley de coulomb LEY DE COULOMB La ley de Coulomb se emplea en el área de la física para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo. A partir de esta ley se puede predecir cuál será la fuerza electrostática de atracción o repulsión existente entre dos partículas según su carga eléctrica y la distancia que existe entre ambas. La ley de Coulomb debe su nombre al físico francés Charles-Augustin de Coulomb, quien en 1875 enunció esta ley, y que constituye la base de la electrostática: “La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario”. Esta ley se representa de la siguiente manera.  (^) F = fuerza eléctrica de atracción o repulsión en Newtons (N). Las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen.  (^) k = es la constante de Coulomb o constante eléctrica de proporcionalidad.  (^) q = valor de las cargas eléctricas medidas en Coulomb (C).  (^) r = distancia que separa a las cargas y que es medida en metros (m). El valor de la constante de Coulomb en el Sistema Internacional de medidas es:

FÍSICA

MAGNITUD DE LA FUERZA: Magnitud de la fuerza electromagnética es aquella que^13 afecta a los cuerpos que contienen una carga eléctrica, y que puede conllevar a una transformación física o química dado a que los cuerpos se pueden atraer o repeler. Por tanto, la magnitud que se ejerce sobre dos cargas eléctricas es igual a la constante del medio en el que estén situadas las cargas eléctricas por el cociente entre el producto de cada una de ellas y la distancia que las separa al cuadrado. La magnitud de la fuerza electrostática es proporcional al producto de la magnitud de las cargas q 1 x q 2. La fuerza electrostática a poca distancia es muy poderosa. A partir de la información contenida en el texto, la explicación ofrecida por el docente y el link propuesto en la presente guía vamos a responder las preguntas planteadas. Ejemplos de Ley de Coulomb: Tenemos dos cargas eléctricas, una de +3c y una de -2c, separadas a una distancia de 3m. Para calcular la fuerza que existe entre ambas cargas es necesario multiplicar la constante K por el producto de ambas cargas. Como se observa en la imagen, se ha obtenido una fuerza negativa. Ejemplo ilustrado de cómo aplicar la ley de Coulomb: Ahora cada uno de ustedes deberá demostrar qué tanto sabe sobre cómo aplicar la ley de coulomb Responda las preguntas 1, 2 y 3 con base en la siguiente información:

Una esfera de 30 μ C y otra de -16 μ C están separadas 5 cm. Las esferas se ponen en^14 contacto unos cuantos segundos y luego se separan de nuevo 5 cm, después de varios intentos un estudiante de grado once resuelve acertadamente los siguientes interrogantes:

1. La fuerza que existe inicialmente entre las esferas es de: A. 1728 N B. 1028 N C. 2048 N D. 1908 N
2. La nueva fuerza que existe entre las esferas es de: A. 235,4 N B. 106,4 N C. 176,4 N D. 167,4 N
3. La fuerza obtenida es de: A. Atracción B. Repulsión C. Atracción y repulsión D. Repulsión y atracción
4. Al determinar la magnitud de la fuerza de atracción electrostática entre dos cargas de 6 μ y 12μ respectivamente que se encuentran separadas 8 cm obtenemos acertadamente como resultado: A. 101,25 N B. 201,25 N C. 99,35N D. 105,25 N
5. Una carga de 4nC ejerce una fuerza de atracción de 3,6 N sobre una carga que está a una distancia de 5cm. Al encontrar la magnitud y el signo de la segunda carga obtenemos: A. 3,5 * 10-5C B. 2,5 *10-4^ C C. 4,2 *10-5^ C D. 3 * 10 – 4C
6. La fuerza de atracción entre dos cargas de -5 x 10-6C y 12 x 10-6^ C es de 25 N. La distancia que las separa dichas cargas es de: A. 0,178 m B. 0, 169 m C. 0,268 m

D. 100 N^16

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

13. Entre 2 cargas negativas separadas 15 cm. se produce una fuerza de repulsión de 12,8 N; si la primera carga tiene un valor de 8 c , ¿qué valor tendrá la segunda carga? R/: 4C
14. Determinar la fuerza que se ejerce entre las cargas q 1 y q 2 distantes una de la otra 5 cm R/: 50N
15. Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25. 10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 10 cm. R/: 1028N
16. ¿Cuál debe ser la separación entre dos cargas de +5 μC para que la fuerza de repulsión sea 4 N? R/: 15cm
17. Calcular la distancia “r” que separa dos partículas cargadas con 210-2^ C cada una, sabiendo que la fuerza de interacción entre ambas es de 910^5 N. R/: 12cm

17 PROCESO DE AUTOEVALUACIÓN De acuerdo a la tabla anexa y sujeto a la escala de valoración del SIEE responda ubicándose en la que mejor lo describa CONTENIDO A EVALUAR CRITERIOS DE EVALUACIÓN BAJO de 1.0 a 2. BÁSICO de 3.0 a 3. ALTO de 4.0 a 4. SUPERIOR de 4.6 a 5. Responsabilid ad o interés Leí toda la información de la guía

Realicé todas la actividades teniendo en cuenta un horario

Realicé las actividades completas y en el tiempo establecido

Seguí atentamente las instrucciones de cada actividad

Hice preguntas a un adulto cuando no comprendí algo

Académico Estudié todos los temas propuestos

Desarrollé cada una de las actividades propuestas

Hice uso de la estética para la realización de trabajos

Sobre la guía de trabajo El contenido fue interesante y entretenido

Los temas incluidos me aportaron como persona

El contenido fue de fácil comprensión

Mi opinión sobre el trabajo realizado, inquietudes o sugerencias 4. Escala de valoración: Valoración entre 4.6 y 5.0 Equivalente a Desempeño Superior