004.QUÍMICA - DÉCIMO. FÓRMULAS

FORMULA EMPIRICA Y FORMULA MOLECULAR

FÓRMULA EMPÍRICA: se determina a partir del porcentaje del compuesto en peso por el número de gramos de cada elemento presente en el compuesto.

En cada caso, es necesario determinar la relación del número de moles de átomos de cada elemento en el compuesto. Los números que  expresan esta relación aparecen como subíndices en la fórmula.

La fórmula empírica indica la mínima relación entre los átomos de un compuesto.

EJERCICIO GUÍA.

Experimentalmente se comprobó que en un compuesto tenía la siguiente composición porcentual.

52.9% de aluminio y 47.1% de oxígeno.

Determinar a partir de estos datos la fórmula empírica del compuesto.

Solución

Para resolver este problema se siguen los siguientes pasos:

a.    Hacer la conversión de porcentajes en peso en gramos del compuesto.

Como la composición porcentual indica el número de gramos de cada elemento por 100 gramos del compuesto entonces:

En 100 gramos de compuesto hay 52.9 gramos de aluminio y 47.1 gramos de oxígeno.

b.    Realizar la conversión de gramos a moles

Número de moles de Al = peso del Al en el compuesto / peso del Al     n = número de moles

n Al = 52.9 g / 27 g = 1.959 moles de Al

n O = 47.1 g / 16 g  = 2.953 moles de O

la relación en moles del aluminio y el oxígeno en el compuesto es:

1.959    Al : 2.943 de O

c.    Para calcular esta relación en números enteros, se dividen por el menor valor así:

Moles de Al / moles de Al = 1.959 / 1.959 = 1

Moles de O / moles de Al = 2.943 / 1.959 = 1.5

d.    Para convertir estos valores en números enteros se multiplican  por 2 y así se obtiene que la relación  es:

Aluminio 1 * 2  = 2   Oxígeno 1.5 * 2 = 3

Los números 2 y 3 representan los subíndices en la fórmula del compuesto problema.

Por cada 2 átomos de aluminio hay 3 átomos de oxígeno, es decir, la fórmula empírica del compuesto problema es Al₂O₃

EJERCICIOS DE APLICACIÓN PARA EL EQUIPO.

a.    El análisis de un compuesto dio el siguiente resultado en composición porcentual: hidrógeno 2.06%, azufre 32.69% y oxígeno 65.25%. Determinar la fórmula empírica del compuesto.

b.    Determinar la fórmula empírica de un compuesto que contiene 46.9% de Silicio  y 53.10% de oxígeno.

c.    En una reacción química se combinan 10.43 gramos de calcio, 6.25 gramos de carbono y 16.65 gramos de Oxígeno. Determinar la fórmula empírica del compuesto.

d.    Encuentra la fórmula empírica  para el óxido de arsénico que contiene 75.8% de arsénico.

e.    El nylon 6 utilizado en la industria tiene la siguiente composición porcentual: 63.68% de carbono, 12.38% de nitrógeno, 9.80 % de hidrógeno y 14.14 % de Oxígeno. Calcular su fórmula empírica.

f.     En un análisis de laboratorio se encontró la siguiente composición porcentual para la cafeína: 49.41% de Carbono, 5.15% de hidrógeno, 28.86% de nitrógeno y 16.49% de oxígeno. Hallar la fórmula empírica.

g.    La aspirina contiene 60.00% de C, 4.48% de H y 35.52% de O. ¿Cuál es la fórmula empírica de la aspirina?

FÓRMULA MOLECULAR: la fórmula molecular expresa la composición real de un compuesto. La fórmula molecular es un múltiplo m (m = 1,2,3…) de la fórmula empírica. En donde el valor de m es:

m= masa molecular / masa de la fórmula empírica

Fórmula molecular = m (fórmula empírica)

EJERCICIO GUÍA:

Calcular la fórmula molecular de un compuesto, si su fórmula empírica es AlCl₃ y su peso molecular es 267 gramos.

Solución

La masa de la fórmula empírica es:

Al = 27 g  Cl = 3 (35.4g) = 106.2

Masa = 27g + 106.2g = 133.2 g

El múltiplo m es igual: m = masa molecular / masa de la fórmula empírica = 267 g / 133.2 g = 2.004  m= 2

Entonces la fórmula molecular  es: 2(AlCl₃)                 Al₂Cl₆

EJERCICIOS DE APLICACIÓN PARA EL EQUIPO.

a.    Un gas cuyo peso molecular es 26.04 g tiene la siguiente composición en porcentaje por peso: C: 92.3%, H: 7.70%. Hallar su fórmula empírica y su fórmula molecular.

b.    Dos hidrocarburos tienen la misma fórmula empírica CH. uno de ellos posee una masa igual a: 26.04 g / mol y el otro 52.07 g /mol. Determinar sus fórmulas moleculares.

c.    Al analizar 100 g de un compuesto, éste tiene 2.25 g de H; 34.75% de P y 63.00 g de O. Calcular la fórmula empírica y molecular del compuesto.

d.    La penicilina es un antibiótico muy importante que se utiliza para controlar las infecciones. Su fórmula empírica es C₁₆H₂₀N₂SO₄. Calcular la fórmula molecular, si su  masa molecular es de 596 g.

e.    Calcular la fórmula molecular para el C₃H₈N_. Este compuesto es ampliamente utilizado en la industria del nylon y su peso molecular es 624 g.

f.     La glucosa, un azúcar simple, es un constituyente de la sangre humana y del fluido de los tejidos y es utilizado por las células como una fuente principal de energía. El compuesto contiene 40.0%  de C, 6.73% de H, y 53.3% de O tiene un peso molecular de 180.2 g / mol. ¿Cuál es la fórmula molecular de la glucosa?

g.    Un compuesto contiene 43.6% de P, y 56.4% de O. Hallar la fórmula empírica y luego la fórmula molecular si su peso molecular es 284 g / mol.

h.    El peso molecular del ácido cítrico es 192.13  g / mol y el compuesto contiene 37.51%  de C, 58.29 % de O y 4.20 % de H. ¿Cuál es la fórmula molecular del ácido cítrico?

i.      El peso molecular de la sacarina es 183.18 g / mol y el compuesto contiene  45.90% de C, 2.75% de H, 26.20% de O, 17.50% de S y 7.65% de N. ¿Cuál es la fórmula molecular de la sacarina?

TAREA INDIVIDUAL.  Consultar el link http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_iv/conceptos/conceptos_bloque_4_3.htm#

Consultar el tutorial y los ejercicios de aplicación en el link.

http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/esteq.html

003. BIOLOGÍA - OCTAVO. MEIOSIS

MEIOSIS

La meiosis es el proceso mediante el cual se forman las células encargadas de la reproducción, es decir, los gametos (óvulos y espermatozoides). Sólo se presenta en los seres que se reproducen sexualmente.

La meiosis consta de dos divisiones celulares sucesivas de las células y de los cromosomas, denominadas división meiótica I y división meiótica II. Aunque se producen dos divisiones sucesivas, solo hay una interfase.

Proceso de meiosis

INTERFASE

Durante la interfase se produce la duplicación de los organelos y estructuras celulares poco antes de comenzar la meiosis. A diferencia de la mitosis, en la meiosis los pares de cromosomas homólogos permanecen unidos, de manera que al final de la interfase cada par de cromosomas homólogos posee una copia, formando así grupos de cuatro cromátidas (cuatro cromosomas simples) o tétradas.

interfase

DIVISIÓN MEIÓTICA I

Al igual que en la mitosis, la meiosis posee cuatro fases consecutivas:

profase I

Profase I. En esta etapa la membrana celular desaparece, las fibras del huso comienzan a formarse y el ADN se empaquetan formando los cromosomas. Estos debido a la duplicación del material genético durante la interfase, aparecen constituidos por dos “brazos” llamados cromátides hermanas, unidas por una estructura llamada centrómero.

A diferencia de la profase de la mitosis, en esta etapa los cromosomas homólogos, ya duplicados, se unen longitudinalmente, formando grupos de cuatro cromosomas, llamados tétradas; las cromátides homólogas pueden entrecruzarse  o hacer sinápsis  e intercambiar fragmentos de ADN, permitiendo la recombinación del material genético. Este proceso se denomina entrecruzamineto  o cross – over y es uno de los mecanismos más importantes que producen diferencias genéticas entre las células restantes.

metafase I

Metafase I. En esta etapa las fibras del huso ya están formadas y los cromosomas se disponen en la zona central de la célula, o placa ecuatorial. Esta fase es distinta a la observada de la metafase de mitosis, pues cada cromosoma se dispone en la placa ecuatorial junto a su homólogo, al que aún sigue unido por el centrómero.

anafase I

Anafase I. Durante esta etapa los cromosomas homólogos son “arrastrados” a cada extremo de la célula. Cada cromosoma del par homólogo, de origen paterno o materno, migra hacia uno u otro lado independientemente de los otros pares. Este fenómeno, conocido como segregación o separación cromosómica, junto al entrecruzamiento de las cromátides, es de gran importancia porque determina que los descendientes sean genéticamente distintos de sus progenitores.

telofase I

Telofase I. Con esta fase finaliza la primera división meiótica: las fibras del huso y los cromosomas ubicados en los polos desaparecen por la descondensación del ADN. La reorganización de la membrana nuclear y el momento en que se produce la citocinesis depende de la especie.

Como resultado de la primera división meiótica se obtienen dos núcleos haploides, cada uno con un cromosoma duplicado de cada par homólogo.

DIVISIÓN MEIÓTICA II.

Es muy  similar a la mitosis. Sin embargo, no es precedida por la duplicación del ADN. En este fase, son separados los “brazos” o cromátides hermanas de los cromosomas obtenidos en la división anterior.

Se distinguen las siguientes etapas: profase II, metafase II, anafase II, y telofase II.
profase II

Profase II. En esta etapa desaparece la membrana nuclear; si se formó; se reinicia la formación de las fibras del huso y el ADN vuelve a empaquetarse, reconstituyendo los cromosomas.

metafase II

Metafase II. En esta etapa los cromosomas duplicados, constituidos por dos cromátidas, se disponen en la placa ecuatorial, al igual que en una fase mitótica.

anafase II

Anafase II. En esta etapa las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separasn, obteniéndose cromosomas simples o hijos, los que se desplazan hacia los polos opuestos.

telofase II

 Telofase II. En esta última etapa desaparecen  las fibras del huso, la membrana nuclear se reorganiza y los cromosomas desaparecen al condensarse el ADN.

Luego de ambas divisiones, el material genético de la célula inicial se reduce a la mitad, obteniéndose cuatro núcleos haploides. La citocinesis ocurre posteriormente para generar cuatro células haploides.

ACTIVIDADES PARA EL EQUIPO DE TRABAJO

 1. Haga un cuadro comparativo entre meiosis I y II.

MEIOSIS I				MEIOSIS II
Profase I	Metafase I	Anafase I	Telofase I	Profase II	Metafase II	Anafase II	Telofase II

2. Realizar los esquemas del proceso de meiosis para una célula con 3 pares de cromosomas homólogos.

TAREA INDIVIDUAL.

Consultar el siguiente linK: http://www2.uah.es/biomodel/biomodel-misc/anim/cel/meio.html para afianzar el porceso de meiosis.

023. BIOLOGÍA - OCTAVO. SISTEMA NERVIOSO PERIFERICO

SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO (SNP)

Podemos definir este sistema como un conjunto de neuronas sensitivas y motoras que llevan al SNC y de éste a los órganos efectores. Todas las neuronas que se hallan en los músculos estriados, piel y sentidos receptores pertenecen al SNP. Se puede confundir más fácilmente con el central que con el autónomo, ya que es consciente.

Muchos de los procesos de este sistema son de tipo arco reflejo somático.

Los nervios craneales y los nervios raquídeos corresponden al sistema nervioso periférico:

Los nervios raquídeos son 31 pares:

8 pares cervicales: del 1 al 8 par

12 pares dorsales o intercostales: del 9 al 20 par

5 pares lumbares: del 21 al 25 par

5 pares sacros: del 26 ala 30 par

1 par coxígeo: el 31 par

SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO (SNA)

Está constituido por un conjunto de neuronas y nervios que controlan los músculos involuntarios, principalmente lisos. Se le llama sistema neurovegetetivo porque es el que coordina estas funciones en el organismo como  son la digestión, circulación, respiración.

El sistema nervioso Autónomo tiene una doble actividad: aceleración y freno. Digamos que si el autónomo simpático activa el corazón, el parasimpático lo retarda. De acuerdo a lo anterior tenemos dos secciones del SNA:

-          Simpático

Los nervios de esta sección autónoma se originan en la sección lumbar o torácica de la médula. Se podría decir que el simpático actúa ante situaciones o estímulos de alarma o angustia. Activa los músculos que erizan la piel, el corazón, los riñones; activa el flujo de sangre hacia la periferia del cuerpo.

-          Parasimpático

Los nervios se originan en la médula espinal superior, y en la médula inferior, nervios sacros.

El parasimpático activa la musculatura digestiva, glándulas salivales, intestino: contrae los bronquios y la pupila. Obviamente, cada órgano recibe terminaciones nerviosas del simpático y parasimpático.

Observemos el siguiente esquema con las funciones antagónicas del simpático y parasimpático:

ACTIVIDAD DE CLASE EN EQUIPO:  

Determinar  a qué sistema corresponde el gráfico y cuál es la acción sobre cada órgano:

Colocar los nombres de los pares de nervios raquídeos  por regiones:

Ubicar  en un esquema los 12 pares de nervios craneales

003. QUÍMICA - DÉCIMO. EL PORCENTAJE EN QUÍMICA

EL PORCENTAJE

¿Qué es el porcentaje?

Los siguientes son los resultados de un análisis químico. Explique el significado de cada uno:

a)    El CO₂ está formado en un 72.727% de oxígeno y el 27.272% de carbono.

b)    El H₂SO₄ posee un 2.05% de hidrógeno, un 32.68% de azufre y un 62.25% de oxígeno.

c)    En el CuO hay un 80% de cobre y un 20% de oxígeno.

Un porcentaje es una razón cuyo consecuente (denominador) es siempre 100. Así  el 30% lo expresa la razón 30/100 y se lee “treinta por ciento” o treinta de cada 100.

MAGNITUDES DE UN PORCENTAJE

El porcentaje: el cual representa la cantidad que se toma de cada 100.

La base: que equivale a 100.

EJERCICIO

Hallar el 15% de 450

Solución

La proporción 15/100 = x/450 y se lee 15 es a 100 como X es a 450.

Aplicando la propiedad de las proporciones se tiene que:

15(450) = 100X

6750 = 100X

X = 6750/100

X = 67.50

EJERCICIOS. Hallar:

a)    El 1% de 967

b)    El 3.5% de 764321

c)    El 22.5% de 458

d)    El 30.3% de 538

PORCENTAJES EN QUÍMICA

Ejemplo.

El amoniaco (NH₃) es un desinfectante bastante utilizado en nuestros hogares. En este compuesto se puede determinar el porcentaje de cada elemento que lo conforma.

Peso molecular del amoniaco

N = 14 g

H= 1(3) = 3 g = 17 gramos.

% Nitrógeno = peso del  nitrógeno / peso del compuesto X100

% nitrógeno= 14g/17 g * 100 = 82.35%

% hidrógeno= peso del hidrógeno / peso del compuesto X 100

% hidrógeno = 3g / 17g * 100 = 17.65%

La suma de los porcentajes debe ser igual a 100

82.35 + 17.65 = 100

EJERCICIOS

a)    En 58.4 gramos de NaCl hay 23 gramos de sodio. Determinar la composición porcentual del cloro.

b)    Determinar los porcentajes en peso del carbono y el oxígeno en el CO₂

c)    Calcular el porcentaje de los elementos que conforman los siguientes compuestos, dar el nombre y qué función química es.

a.    BeO

b.    CaO

c.    LiCl

d.    KBr

e.    Na₂O

002. QUIMICA - DÉCIMO. INTRODUCCION A LA ESTEQUIOMETRIA

INTRODUCCIÓN A LA ESTEQUIOMETRIA

El trabajo con números.

El buen manejo de  los números es una herramienta valiosa en la realización de las actividades científicas y de la vida diaria.

El trabajo con números es fundamental en el proceso de comprensión  de los fenómenos químicos. Para comprender la química es necesario manejar algunas operaciones matemáticas.

La razón. En términos matemáticos la razón es un coeficiente entre dos cantidades.

El compuesto agua (H₂O) está formado por hidrógeno y oxígeno. La razón entre el hidrógeno y el oxígeno es   2 a 1. Quiere decir que en el compuesto agua por cada dos átomos de hidrógeno hay un átomo de oxígeno.

En química debemos comparar magnitudes tales como la masa. La cantidad de átomos, la rapidez de las reacciones, para este fin se procede a establecer la razón de dichas magnitudes empleando una división indicada. Así la razón indicada entre el número de átomos de oxígeno presentes en una molécula de agua se expresa 2­/1 y se lee “dos a uno”.

Al expresar el cociente entre el número de átomos de oxígeno y el número de átomos de hidrógeno se tiene que es ½  “uno a dos”; es decir la una razón inversa.

En el ejemplo anterior estamos comparando números de átomos de los elementos de hidrógeno y oxígeno, es decir, que las dos magnitudes son homogéneas.

Para que una magnitud sea homogénea frente a otra u otras se necesita  que sus valores numéricos estén acompañados de la misma unidad de medida, así: átomos con átomos, gramos con gramos, calorías con calorías, moles con moles.

De esta manera llegamos al final a definir la razón como un número sin unidades expresada en una división de dos magnitudes.

Por ejemplo  determinar la razón y la razón inversa de H₂S.

Razón: 2/1 “dos a uno” dos átomos de hidrógeno por uno de azufre.

Razón inversa: ½ “uno a dos” un átomo de azufre por dos de hidrógeno.

EJERCICIO 1

Determinar la razón y la razón inversa de:

NH₃     NaCl    CaO    CCl₄       Fe₂O₃       CH₄    

Proporción. En términos matemáticos una proporción es una igualdad entre dos razones.

a/b = c/d  el producto de extremos a y d es igual al producto de los medios b y c.

ad = bc  2/4 = 6/12

(2) (12) = (4) (6)

24 = 24

Cuando tres de estos números son conocidos por ejemplo a, b y c y se busca el cuarto en este caso d, llamado la cuarta proporcional se resuelve la ecuación.

ad= bc  d = bc/a

La propiedad fundamental de las proporciones es que permite calcular un término desconocido en una proporción.

Ejemplo. Determinar el valor del término desconocido  en la siguiente proporción:

5/3 = x/15

Según la propiedad fundamental de las proporciones el producto de los extremos es igual al producto de los medios así:

(5) (15) = (3) (x)

75 = 3x

75/3 = x

25 = x

EJERCICIO 2.

Hallar el término desconocido en la proporción 1/7 = 40/x

En cada uno de los ejercicios anteriores reemplazar el valor de x. Escribir las proporciones completas  y demostrar su validez.

En química ¿Cómo se utilizan las proporciones?

Son muchos los problemas en química que pueden ser resueltos planteando una proporción.

Ejemplo.

Si un mol de NaCl pesa 58.4 gramos ¿Cuántos gramos pesan 0.5 moles de NaCl?

1/58.4 = 0.5/x

1x = (58.4) (0.5)

X= 29.2

Si expresamos  las unidades en la proporción tenemos:

1 mol de NaCl / 58.4 gramos de NaCl = 0.5 moles de NaCl / x

Desarrollando la proporción:

(1mol de NaCl) (x) = (0.5 moles de NaCl) (58.4 g de NaCl)

(1 mol de NaCl) (x) = (29.2 moles de NaCl) (g de NaCl)

X = (29.2 moles de NaCl) (g de NaCl) / 1 mol de NaCl

X= 29.2 g de NaCl

También se puede resolver el problema utilizando un factor de conversión el cual corresponde a una proporción de equivalencia así:

El peso de un mol de NaCl es  Na pesa 23 gramos + Cl pesa 35.4 gramos = 58.4 gramos

1mol de NaCl / 58.4 g de NaCl

Como el ejercicio pide hallar el peso de 0.5 moles de NaCl, entonces invertimos el factor así:

0.5 moles de NaCl X 58.4 g de NaCl / 1mol de NaCl  = 29.2 g NaCl

EJERCICIO 3. Utilizando proporciones y  factores de conversión

·         Calcular el número de moles que hay en 100 gramos de calcio.

·         ¿Cuánto pesan 0.2 moles de calcio?

·         Calcular el número de moles que hay en 10 gramos de sodio.

·         ¿Cuánto pesan  0.8 moles de sodio?

·         Calcular el número de moles que hay en 200 gramos de H₂SO₄

·         Cuánto pesan 1.5 moles de H₂SO₄

EL CONCEPTO DE MOL ¿POR QUÉ ES TAN IMPORTANTE EN QUÌMICA?

Hacia 1870 la comunidad científica, determinó cuántos átomos eran necesarios  para obtener la masa atómica en gramos. Este número se conoce como el número de Avogadro en honor al científico que condujo a su formulación. Este número corresponde a 6.02 x 10²³ unidades y está muy relacionado con el concepto de mol. Así como una docena de naranja equivale a 12 naranjas, un mol de naranjas equivale a 6.02 x 10²³ naranjas.

Entonces un mol  es la masa que corresponde a 6.02 x 10²³ partículas,  átomos o moléculas

1 mol de H₂O tiene 6.02 x 10²³ moléculas de agua.

1 mol de Na tiene 6.02 x 10²³ átomos de sodio.

EJERCICIO

Hallar el número de átomos de Na que hay en 0.5 moles de Na.

0.5 moles de Na x 6.02 x 10²³ átomos de sodio/1 mol de Na  = 3.01 x 10²³  átomos de sodio.

EEJERCICIOS.

·         Vamos a suponer que estamos preparando un caldo y agregamos 15 gramos de sal ¿cuántas moles de sal hemos agregado al caldo?

·         Si para preparar una limonada utiliza 250 ml de agua, ¿cuántas moléculas de agua se toma en la limonada?

·         ¿Cuántas moléculas de H₂SO₄  hay en 140 gramos de ácido sulfúrico?

·         Juan va a comprar un fertilizante; el vendedor le cuenta que X fertilizante tiene 0.02 moles de potasio. Pero Juan quiere saber cuántos gramos equivalen 0.02 moles de potasio. ¿Cómo podría ayudar?

·         Supón que vas a comprar un anillo de oro que tiene aproximadamente 1.5 gramos de oro; si la persona que atiende la joyería  se le ocurre cobrarle  $1  por cada átomo de oro que hay en el anillo. ¿Cuánto debe pagarle?

·         Manuel va a prepararle un suero a su hermanito enfermo. En un libro encuentra una información que dice:

Agregar  a un litro de agua 0.15 moles de sal y 0.0 25 moles de azúcar.

Fórmulas moleculares: sacarosa (C₁₂H₂₂O₁₁ )   y sal (NaCl)