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Ficha temática

ASIGNATURA: Química IV (Áreas 1 y 2)

Área 1 – Primera Unidad "La energía y las reacciones químicas"

Área 2 – Segunda Unidad "Química para entender los procesos de la vida"

Aprendizajes esperados:

  • Comprensión del concepto de estado de oxidación.
  • Remarcar la importancia de los estados de oxidación en la química.
  • Entender la función de los electrones y las cargas eléctricas en los elementos químicos.
Recurso educativo desarrollado para el plan de estudios de la ENP y del CCH de la UNAM. Versión 1.0.0
2014 Universidad Nacional Autónoma de México | Hecho en México | © Todos los derechos reservados. Esta página electrónica puede ser reproducida, sin objeto comercial, siempre y cuando su contenido no se mutile o altere, se cite la fuente completa y la dirección Web de conformidad con el artículo 148 de la Ley Federal del Derecho de Autor, de otra forma, se requerirá permiso previo y por escrito de la UNAM.
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CRÉDITOS

Facultad de Química

Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación

  • Itzayana Montesinos Aguilar Adalberto Fuentes Martínez Alexander Álvarez Holly Idea original
  • I.Q. Adela Castillejos Salazar Itzayana Montesinos Aguilar Adalberto Fuentes Martínez Alexander Álvarez Holly Contenido
  • Yessica Gisela Arredondo Guzmán Desarrollo de sistemas
  • Maria Antonieta Carrasco Espinosa Diseño gráfico
  • Itzayana Montesinos Aguilar Adalberto Fuentes Martínez Alexander Álvarez Holly Diseño didáctico
  • I.Q. Adela Castillejos Salazar Supervisión académica
  • Mario Alberto Hernández Mayorga Coordinación del desarrollo
  • Teresa Vázquez Mantecón Coordinación del proyecto

Bibliografía

  • Chemistry. (2013). Chemistry. United States. Cengage Learning.
  • Daniel C. Harris. (2007). Análisis químico cuantitativo. España. Reverté.
  • Fogler, H.Scott. (2006). Elements of chemical reaction engineering. United States. Pearson Education.
  • Olaf A. Hougen, Kenneth M. Watson, Roland A. Ragatz (1982). Principios de los procesos químicos. Balances de materia y energía. España. Editorial Reverté.
  • Raymond Chang, Kenneth A. Goldsby (2012). Chemistry. United States. McGraw-Hill.
  • Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr., Bruce E. Bursten, Julia R.
  • Burdge (2004).Química: La ciencia Central. México. Prentice Hall.
Estados de Oxidación
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CONTINUAR
¡Hola! Soy Florencia.
Bienvenido a mi florería.
Mis diseños son muy originales y siempre tengo muchos pedidos. ¡Continúa!
Florencia ya ha puesto algunas flores en los rodetes, pero no ha cumplido la condición de dejar ocho flores en la última capa. Ayúdale quitando o agregando flores desde el jarrón.
¡Realiza el menor esfuerzo posible!
niveles niveles niveles flor flor flor flor flor flor flor flor flor niveles electron neutron proton niveles electron neutron proton niveles electron neutron proton niveles electron neutron proton neutron proton
1
¡Muy bien!
Cumpliste con las condiciones de dejar ocho flores en la última capa y hacerlo con la menor cantidad posible de movimientos. ¡Continúa! ¡Bien!
Has dejado ocho flores en la última capa, pero podrías hacerlo en menos movimientos.
¡Vuelve a intentarlo! Cuando quitas flores para destapar la capa anterior tienes que arrastrar seis de ellas. ¿Cuántas tendrías que arrastrar si las agregas y completas el octeto de última capa? ¡Vuelve a intentarlo! Creo que no nos hemos entendido.
La idea es dejar ocho flores en la última capa, pero con el menor número de movimientos. Observa con atención la RESPUESTA correcta. Repite el ejercicio realizando un mismo tipo de movimiento. Poner una flor y luego quitarla implica un mayor número de movimientos y buscamos realizar el menor esfuerzo posible. ¡Vuelve a intentarlo! Siguiente Anterior
Éste es otro florero que Florencia dejó incompleto. Quita o agrega flores desde el jarrón para cumplir la condición de dejar ocho flores en la última capa. ¡Realiza el menor esfuerzo!
1
¡Muy bien!
Cumpliste con la condición de dejar ocho flores en la última capa y con la menor cantidad de movimientos. ¡Continúa! ¡Bien!
Has dejado ocho flores en la última capa, pero podrías hacerlo en menos movimientos. ¡Vuelve a intentarlo! Si pasas flores desde el jarrón al rodete tienes que mover cinco. ¿Cuántas tendrías que arrastrar si lo hicieras al revés? ¡Inténtalo de nuevo! Creo que no nos hemos entendido.
La idea es dejar ocho flores en la última capa, pero con el menor número de movimientos. Observa con atención la RESPUESTA correcta. Repite el ejercicio realizando un mismo tipo de movimiento. Poner una flor y luego quitarla implica un mayor número de movimientos y buscamos realizar el menor esfuerzo posible. ¡Vuelve a intentarlo! Siguiente Anterior

Así como los floreros necesitan tener ocho flores en su capa más externa, los átomos necesitan tener ocho electrones; esto se conoce como La ley del octeto. Este tipo de interacción se llama enlace iónico, en el cual los electrones son completamente donados para que ambos átomos puedan tener su octeto. La cantidad de electrones donados de esta manera es lo que conocemos como número de oxidación.
Se han terminado las flores del jarrón, pero aún hay floreros que no cumplen con la condición del cliente. ¿Qué podrías hacer?

VER

niveles niveles niveles niveles niveles electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron electron
1
1
Sodio Cloro Na Cl
¡Muy bien!
Cumpliste con las condiciones de dejar ocho flores en la última capa y hacerlo con la menor cantidad posible de movimientos.

¡Continúa! El núcleo atómico está constituido por dos partículas fundamentales. El protón cuya carga es positiva y el neutrón cuya carga es neutra. X Los electrones son las partículas fundamentales que se encuentran alrededor del núcleo atómico y poseen una carga negativa. X Compuesto
NaCl Los átomos están constituidos de protones, neutrones y electrones. En su estado basal, los átomos poseen el mismo número de protones que de electrones lo que le otorga una carga eléctrica neutra. X Cuando un átomo tiene diferente número de electrones y protones, su carga deja de ser neutra. Al suceder esto adquiere el nombre de ion. El sodio (Na) al donar un electrón al cloro (Cl), tiene más protones que electrones y se convierte en el ion sodio (Na+), a su vez el cloro (Cl) tiene más electrones que protones y se convierte en el ion cloruro (Cl-). Continuar Piensa bien.
Cuándo ahorras más energía, ¿moviendo una flor o moviendo siete? ¡Vuelve a intentarlo! Repite el ejercicio realizando un mismo tipo de movimiento. Poner una flor y luego quitarla implica un mayor número de movimientos y buscamos realizar el menor esfuerzo posible. ¡Vuelve a intentarlo! En este caso, para cumplir con la condición de hacer la menor cantidad de movimientos, basta con pasar una flor del florero de la izquierda al de la derecha. Observa la configuración final.
Anterior
Encuentra el arreglo de electrones que satisfaga la Ley del Octeto para los tres átomos.
niveles niveles niveles niveles niveles
1
2
3
Calcio Cloro Cloro Ca Cl Cl
CaCl2 ¡Muy bien!
Cumpliste con la condición de poner ocho en la última capa. ¡Continúa! Los átomos de calcio solo tienen dos electrones en su última capa, por lo que es más sencillo perder éstos dos y descubrir la órbita anterior que ganar seis y completar la órbita actual. X Observa que los átomos de cloro tienen siete electrones en su última capa por lo que es más fácil que un átomo de cloro reciba un electrón a que lo done para completar su última capa con ocho electrones. X Recuerda que tienes que hacer valer la ley del “menor esfuerzo”. X El átomo de calcio solo tiene dos electrones en su última capa, por lo que es más sencillo perderlos y descubrir la órbita anterior que ganar seis y completar la órbita actual. Revisa la respuesta correcta.
RESPUESTA
Siguiente Anterior
Encuentra el arreglo de electrones que satisfaga la Ley del Octeto para los cuatro átomos
niveles niveles
1
2
3
4
Nitrógeno Litio Litio Litio N Li Li Li
Li3N ¡Muy bien!
Cumpliste con la condición de poner ocho en la última capa del nitrógeno y un total de dos electrones en el litio. ¡Continúa! El litio representa una excepción a la regla que tiene que ver con la configuración del helio… ¿La recuerdas? Vuelve a intentarlo Se han agotado tus oportunidades, revisa la respuesta correcta para continuar. RESPUESTA El litio, junto con el hidrógeno y el berilio, son elementos que buscan tener sólo dos electrones para parecerse al helio. Vuelve a intentarlo.
Siguiente Anterior
Siguiente
Da clic en los elementos de color en la tabla periódica para conocer los números de oxidación o las reglas que sigue la asignación de éstos.
1
H
Hidrógeno
2
He
Helio
3
Li
Litio
4
Be
Berilio
5
B
Boro
6
C
Carbono
7
N
Nitrógeno
8
O
Oxígeno
9
F
Flúor
10
Ne
Neón
11
Na
Sodio
12
Mg
Magnesio
13
Al
Aluminio
14
Si
Silicio
15
P
Fósforo
16
S
Azufre
17
Cl
Cloro
18
Ar
Argón
19
K
Potasio
20
Ca
Calcio
21
Sc
Escandio
22
Ti
Titanio
23
V
Vanadio
24
Cr
Cromo
25
Mn
Manganeso
26
Fe
Hierro
27
Co
Cobalto
28
Ni
Níquel
29
Cu
Cobre
30
Zn
Zinc
31
Ga
Galio
32
Ge
Germanio
33
As
Arsénico
34
Se
Selenio
35
Br
Bromo
36
Kr
Kriptón
37
Rb
Rubidio
38
Sr
Estroncio
39
Y
Itrio
40
Zr
Zirconio
41
Nb
Niobio
42
Mo
Molibdeno
43
Tc
Tecnecio
44
Ru
Rutenio
45
Rh
Rodio
46
Pd
Paladio
47
Ag
Plata
48
Cd
Cadmio
49
In
Indio
50
Sn
Estaño
51
Sb
Antimonio
52
Te
Telurio
53
I
Yodo
54
Xe
Xenón
55
Cs
Cesio
56
Ba
Bario
57-71
*
Lantánidos
72
Hf
Hafnio
73
Ta
Tantalio
74
W
Wolframio
75
Re
Renio
76
Os
Osmio
77
Ir
Iridio
78
Pt
Platino
79
Au
Oro
80
Hg
Mercurio
81
Tl
Talio
82
Pb
Plomo
83
Bi
Bismuto
84
Po
Polonio
85
At
Astato
86
Rn
Radón
87
Fr
Francio
88
Ra
Radio
89-103
**
Actínidos
104
Rf
Rutherfordio
105
Db
Dubnio
106
Sg
Seaborgio
107
Bh
Bohrio
108
Hs
Hassio
109
Mt
Meitnerio
110
Ds
Darmstadio
111
Rg
Roentgenio
112
Cn
Copernicio
113
Uut
Ununtrio
114
Fl
Flerovio
115
Uup
Ununpentio
116
Lv
Livermorio
117
Uus
Ununseptio
118
Uuo
Ununoctio
57
La
Lantano
58
Ce
Cerio
59
Pr
Praseodimio
60
Nd
Neodimio
61
Pm
Prometio
62
Sm
Samario
63
Eu
Europio
64
Gd
Gadolinio
65
Tb
Terbio
66
Dy
Disprosio
67
Ho
Holmio
68
Er
Erbio
69
Tm
Tulio
70
Yb
Iterbio
71
Lu
Lutecio
89
Ac
Actinio
90
Th
Torio
91
Pa
Protactinio
92
U
Uranio
93
Np
Neptunio
94
Pu
Plutonio
95
Am
Americio
96
Cm
Curio
97
Bk
Berkelio
98
Cf
Californio
99
Es
Einstenio
100
Fm
Fermio
101
Md
Mendelevio
102
No
Nobelio
103
Lr
Lawrencio
A partir de la fórmula de un catión, anión o compuesto, podemos obtener información importante con la cual determinar el número de oxidación de los elementos que la componen. ¡Pon mucha atención!
( N O3 ) -
El signo representa la carga total que tiene el anión. En este caso la carga total del anión es representada por el signo -, que significa carga 1-. Los números con color representan el número de átomos de ese elemento. Estos números dentro del recuadro indicarán el número de oxidación de cada elemento. La suma de los números de oxidación de cada elemento presente (multiplicado por las veces que aparece) debe ser igual a la carga total del ión.
Siguiente Anterior
Veamos un ejemplo dónde se muestran los números de oxidación de cada elemento presente en un ion poliatómico. En el renglón 1 coloca el estado de oxidación de cada elemento y en el renglón 2 aparecerá la carga total del anión. Recuerda que cada elemento contribuye a la carga total del ión con su estado de oxidación.
Nombre del íon:
Anión nitrato (NO3)- El signo representa la carga total que tiene el anión, en este caso -1.
renglón 1 {
renglón 2 { Los números con color representan el número de átomos de ese elemento
+ = 5 -6 = -1
Siguiente Anterior
Ahora te toca a ti. Llena los cuadros del primer renglón y verifica tu respuesta.
Nombre del ion:
Anión cromato (CrO4)-2 El signo representa la carga total que tiene el anión, en este caso -2.
Verifica
renglón 1 {
renglón 2 {
1 + 4 = = -1
Muy bien, el cromo tiene un estado de oxidación +6. Continuar
Nombre del íon: Anión fosfato (PO4)-3 El signo representa la carga total que tiene el anión, en este caso -3.
Verifica
renglón 1 {
renglón 2 {
1 + 4 = = -1
El estado de oxidación del fósforo en este ion es +5. En otros iones o compuestos puede ser +3 o +4, o incluso tener carga negativa: -3, -4 o -5. Siguiente
Nombre del íon: Anión sulfato (SO4)-2 El signo representa la carga total que tiene el anión, en este caso -2.
Verifica
renglón 1 {
renglón 2 {
1 + 4 = = -1
Muy bien, en este caso el estado de oxidación del azufre es +6. Siguiente
Nombre del íon: Anión carbonato (CO3)-2 El signo representa la carga total que tiene el anión, en este caso -2.
Verifica
renglón 1 {
renglón 2 {
1 + 3 = = -1
Correcto, el carbono generalmente tiene estado de oxidación de +4. Siguiente
Recuerda cuál es el estado de oxidación más común del oxígeno. X La suma de los productos del estado de oxidación del elemento por el número de átomos de ese elemento debe ser igual a la carga del ion. X Sólo puedes introducir numeros. X Debes introducir un valor diferente de cero en cada casilla. X La respuesta correcta quedaría de la siguiente manera. VER Siguiente
Siguiente Anterior
Estrategia 1 Estrategia 2
Ácido sulfúrico H2 S O4
renglón 1 {
renglón 2 {
2 + 1 + 4 = + - = El compuesto es neutro,
equivale a 0.
Ácido sulfúrico H2 SO4
renglón 1 {
renglón 2 {
2 + 4 = + = El compuesto es neutro,
equivale a 0.
Siguiente Anterior
Realiza otro ejercicio.
Ver tabla de Aniones
Permanganato de potasio K Mn O4
renglón 1{
Verifica
renglón 2 {
1 + 1 + 4 = + + =
Excelente, aquí el manganeso está con su estado de oxidación más alto. X Todos los metales alcalinos tienen estado de oxidación +1. X Como el manganeso es un metal de transición, no existe una regla que le asocie un único estado de oxidación. Te recomendamos que lo dejes al final y obtengas el valor mediante una suma algebraica. X Recuerda que el oxígeno generalmente tiene estado de oxidación -2. X
Ácido fosfórico H3 P O4
renglón 1{
Verifica
renglón 2 {
3 + 1 + 4 = + + =
Correcto, también el fósforo por estar en la 5ta familia tiene estado de oxidación de 5+. X El Hidrógeno posee estado de oxidación positivo a menos que este enlazado con un metal. X El fósforo está en el grupo del nitrógeno. Los elementos de este grupo tienen en común el estado de oxidación de +5. X Recuerda que el oxígeno generalmente tiene estado de oxidación -2. X
Nitrato
de cobre (II) Cu ( N O3 ) 2
renglón 1{
Verifica
renglón 2 {
1 + 2 + 6 = + + =
Lo hiciste muy bien. X Recuerda que carga posee el anión nitrato y usando el álgebra puedes saber el estado de oxidación del Cu. X Verifica la carga del nitrógeno. X Recuerda que el oxígeno generalmente tiene estado de oxidación -2. X
Hidróxido
de calcio Ca ( O H ) 2
renglón 1{
Verifica
renglón 2 {
1 + 2 + 2 = + + =
Bien, el anión hidróxido tiene carga de -1. X Los metales alcalinotérreos siempre tienen estado de oxidación 2+. X Recuerda que el oxígeno generalmente tiene estado de oxidación -2. X El hidrógeno siempre tiene estado de oxidación positivo a menos que esté unido a un metal, en este caso está unido al oxígeno. X
Dicromato de
potasio K2 Cr2 O7
renglón 1{
Verifica
renglón 2 {
2 + 2 + 7 = + + =
Perfecto, el anión dicromato tiene la misma carga que el anión cromato. X El Potasio es metal alcalino , por lo tanto su estado de oxidación es… X Ya que el cromo es un metal de transición, no existe una regla que le asocie un único estado de oxidación. Te recomendamos que lo dejes al final y obtengas el valor mediante una suma algebraica. X Recuerda que el oxígeno generalmente tiene estado de oxidación -2. X
Nitrato de plata Ag N O3
renglón 1{
Verifica
renglón 2 {
1 + 1 + 3 = + + =
La plata es un metal de transición entonces es mucho más fácil recordar la carga del anión nitrato , muy bien resuelto. X Observa que el anión nitrato tiene carga negativa y que la plata solo tiene un estado de oxidación. X Si recuerdas cual es la carga total del anión nitrato puedes conocer el estado de oxidación del nitrógeno. X Recuerda que el oxígeno generalmente tiene estado de oxidación -2. X
Sólo puedes introducir numeros. X Recuerda que los elementos cuando se encuentran dentro de un compuesto poseen estado de oxidación. Este vale cero cuando los elementos se encuentran en su estado basal. Por ejemplo el O2­ a pesar de que son dos oxígenos enlazados entre si tienen estado de oxidación de cero, pero por ejemplo en el CaO (óxido de Calcio), el oxígeno tiene estado de oxidación de -2. X Observa la solución correcta. La suma del estado de oxidación de cada uno de los elementos debe ser cero, ya que el compuesto es neutro. VER Siguiente Siguiente Anterior
niveles
Recuerda que el estado de oxidación corresponde al número de electrones en la última capa de un átomo, ya sea que se encuentre solo o formando moléculas o iones. Cuando el estado de oxidación es cero el átomo se encuentra en su estado basal. En una molécula la suma de los estados de oxidación de los átomos que la componen siempre es cero . Cuando el estado de oxidación es positivo o negativo, se tienen iones, que pueden ser monoatómicos (formados por un solo átomo) o poliatómicos (constan de dos o más átomos).
Continuar
¡Cuidado!Excepción a la regla
Los elementos que tienen número atómico cercano al del helio en la tabla periódica, como el hidrógeno, el litio y el berilio, no cumplen rigurosamente la Ley del Octeto ¿Por qué? Todos los elementos de la tabla periódica buscan tener la configuración electrónica o el mismo arreglo de electrones que el gas noble más próximo. El helio es el único gas noble que tiene dos electrones en su única y por tanto última capa; por esta razón los elementos cercanos a él buscan tener dos electrones en su última capa.
Reglas
Mismo Número de Oxidación
Los elementos se agrupan según su estado de oxidación en la tabla periódica. A continuación podrás ver los casos representativos.
X
-1 +1 El hidrógeno es -1 cuando está enlazado con metales. El hidrógeno es +1 cuando está enlazado con no metales.
X
+1 El litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio al formar parte de la familia de los metales alcalinos, siempre tienen un número de oxidación de +1.
X
Generalmente el número de oxidación es -2, sin embargo en los peróxidos tiene un número de oxidación de -1.
X
-1 El flúor al formar parte de la familia de los halógenos siempre tiene un número de oxidación negativo, en este caso de -1 sin importar con que elemento(s) esté enlazado.
X
-1 +1 El cloro, bromo, yodo y astato al formar parte de la familia de los halógenos, tienen un número de oxidación negativo cuando se comportan como iones halogenuro. Cuando se combinan con oxígeno su número de oxidación es positivo.
X
+2 El berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio al formar parte de la familia de los metales alcalinotérreos, siempre tienen un número de oxidación +2.
¿cómo resolver?
Iones poliatómicos
Los iones poliatómicos constan de más de un átomo diferente y pueden ser negativos o positivos. Todos los estados de oxidación de los elementos presentes en el ion poliatómico, contribuyen a la carga.
PLAY
Da clic en el botón de reproducir para ver cómo se resuelven estos ejercicios. Despues coloca elñ estado de oxidación de los elementos presentes en los iiones que se te van a presentar.
Siguiente
Tabla de aniones
¿cómo resolver?
Compuestos

En esta sección aprenderás a asignar estados de oxidación a los elementos presentes en un compuesto. A diferencia de los iones, los compuestos tienen carga eléctrica neutra, es decir cero.

Existen dos estrategias para resolver este tipo de ejercicio.

Resolver
En esta sección aprenderás a asignar estados de oxidación a los elementos presentes en un compuesto. A diferencia de los iones, los compuestos tienen carga eléctrica neutra, es decir cero.
Siguiente
FIN