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S E R I E
Materia, átomos y moléculas
1. Guía de Estudio
SUGERENCIA:
Antes de resolver ejercicios de
la sección 2., responder pri-
mero los ítems de la Guía de
Estudio relacionados con cada
uno.
Indicar cuáles son los estados de agregación de la materia. Explicar brevemente en
qué consiste la Teoría Cinética de la Materia.
Indicar cómo se denominan los cambios de estado de la materia.
Explicar los conceptos de propiedad intensiva, propiedad extensiva, sistema homo-
géneo y sistema heterogéneo.
Explicar en qué se diferencian las sustancias simples de las sustancias compuestas.
¿Cuál es la diferencia entre sustancia pura y solución?
Indicar cómo se define el porcentaje en masa de un componente en una mezcla.
¿Qué es la composición centesimal de una mezcla?
¿Cuáles son los postulados de la Teoría Atómico-Molecular? Dar los conceptos de
átomo y de molécula.
¿Qué se entiende por fórmula empírica (o mínima) y por fórmula molecular?
2. Ejercicios
2.1 a)
Completar el esquema siguiente con los nombres de los cambios de estado de
la materia, según corresponda:
b)
Completar las líneas punteadas y discutir la relación entre los distintos estados
de agregación del agua y la temperatura:
2.2
A una presión de 1 atm, una cierta sustancia funde a –38 °C y ebulle a 137 °C. Se
necesita realizar una experiencia con esa sustancia en estado líquido a
p
= 1 atm.
¿A cuál/es de estas temperaturas se podrá realizar la experiencia?: a) –40 °C,
b) 130 °C, c) 140 °C, d) –20 °C.
2.3
Los puntos de fusión del galio, del oro y de la plata a una presión de 1 atm son:
30 °C, 1064 °C y 962 °C, respectivamente y los de ebullición son: 2403 °C,
3080 °C y 2212 °C, respectivamente. Indicar el estado de agregación de cada
uno de estos metales a: a) 50 °C; b) 1000 °C; c) 2300 °C.
2.4
Los puntos de fusión y de ebullición normales del bromo son –7,2 °C y 59 °C,
respectivamente. Los correspondientes al metanol son –94 °C y 65 °C. ¿Cuáles
de las afirmaciones siguientes son correctas?
a) “A –100 °C, ambos son líquidos.”
b) “A –30 °C, el bromo es sólido y el metanol líquido.”
c) “A 70 °C, ambos son gases.”
d) “A –50 °C, el bromo es líquido y el metanol sólido.”
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Química CBC Cátedra Bruno-Di Risio 2021 5
2.5
¿Cuáles de las afirmaciones siguientes sobre los estados de agregación de la
materia son correctas?
a)
“Un sólido cristalino puro puede ser representado como partículas muy
cercanas unas de otras, ordenadas regularmente.”
b)
“En un gas las partículas están más separadas entre sí con respecto a las de
un líquido o a las de un sólido.”
c)
“Las partículas que constituyen un gas se mueven en forma casi independiente
unas de otras y entre ellas hay espacio vacío.”
2.6 ¿Cuáles de las afirmaciones siguientes son correctas? Justificar.
a)
“Un sistema formado por azúcar y agua puede ser homogéneo o heterogéneo,
dependiendo de la temperatura a la cual se encuentre.”
b)
“Un sistema formado por varias sustancias diferentes siempre tendrá más de
una fase.”
c)
“Un sistema formado por dos trozos de hielo en agua tiene un componente y
dos fases.”
d)
“Son propiedades intensivas de un sistema: su punto de fusión, su densidad,
su punto de ebullición y su volumen.”
2.7
¿Cuáles de las propiedades siguientes son extensivas para un sistema macroscó-
pico?
a) densidad; b) volumen; c) color; d) punto de ebullición; e) masa; f) conduc-
tividad eléctrica.
2.8
Se determinaron algunas propiedades de un trozo de hierro a 1 atm: 1) masa:
40,0 g; 2) color: grisáceo brillante; 3) punto de fusión: 1535 °C; 4) volumen a
25 °C: 5,13 mL; 5) solubilidad en agua a 25 °C: insoluble.
a)
Indicar cuáles de las propiedades determinadas son intensivas (I) y cuáles son
extensivas (E).
b) Calcular la densidad del hierro a 1 atm y 25 °C.
2.9
Una solución de sacarina en agua ocupa un volumen de 120 mL, a cierta presión
y temperatura. La masa de dicha solución es 124 g. Calcular la densidad de la
solución.
2.10
A una presión de 1 atm el punto de fusión del etanol es –114 °C y el de ebullición
es 78,4 °C. La densidad del etanol a 20 °C es 0,789 g/cm
3
, mientras que a 100 °C
es 1,51× 10
−3
g/cm
3
. Justificar a qué se debe esa diferencia.
2.11
Una masa de 80,0 g de hidróxido de potasio tiene 55,71 g de potasio, 22,86 g
de oxígeno y 1,43 g de hidrógeno. Calcular la composición centesimal de los
elementos constituyentes del compuesto.
2.12
En un sistema formado por 1500 mL de agua (
ρ
= 1,00 g/cm
3
) y 120 g de arena,
se disuelven 25,0 g de sal. Calcular:
a) la composición centesimal del sistema;
b) el %m/m de la sal en la fase líquida.
c)
Si se evapora el agua del sistema, ¿cuál será la nueva composición centesimal
del mismo?
2.13
A 20 °C se dispone de un sistema heterogéneo formado por 150 mL de metanol
(
ρ
= 0,792 g/mL), 80,0 mL de agua (
ρ
= 1,00 g/mL) y 25,0 g de cobre sólido. El
metanol y el agua forman soluciones en toda proporción. Calcular:
a) el %m/m del metanol en el sistema;
b) el %m/m de agua en la fase líquida.
2.14
Se mezclaron 200 cm
3
de metanol (
CH
3
OH
,
ρ
= 0,792 g/mL) con agua (
ρ
=
1,00 g/mL) obteniéndose una solución 40,0
%m/m
de metanol. Calcular la masa
de agua utilizada.
6 Materia, átomos y moléculas
2.15 Calcular la composición centesimal de los sistemas siguientes:
a) mezcla de 20,0 g de arena, 13,0 g de limaduras de hierro y 29,0 g de sal;
b)
un trozo de aleación compuesta por 294 g de cobre, 53,0 g de estaño y 3,00 g
de cinc.
Aleación: es un sistema formado
por dos o más metales. Éstos for-
man soluciones o inclusive com-
puestos intermetálicos. En gene-
ral, las propiedades físicas y quí-
micas de las aleaciones son simi-
lares a las de los metales, sin em-
bargo las propiedades mecánicas
(dureza, ductilidad, tenacidad y
otras) pueden ser muy diferentes.
Ejemplos: latón (Cu-Zn), bronce
(Cu-Sn), Nicrom (Ni-Cr), peltre
(Sn-Cu-Sb-Pb).
2.16
Se tienen 5,00 kg de acero cuya composición centesimal es: 2,00% de carbono,
0,0300% de azufre, 0,0400% de fósforo y el resto es hierro. Calcular la masa de
cada componente expresada en gramos.
2.17 ¿Cuáles de las afirmaciones siguientes son correctas?
a) “Un sistema es homogéneo si está formado por una única sustancia.”
b) “Un sistema es homogéneo si está formado por una única fase.”
c) “Un sistema constituido por dos o más fases es heterogéneo.”
d)
“Un sistema es homogéneo cuando sus propiedades extensivas son las mismas
en cualquier porción del volumen que ocupa.”
e)
“Un sistema es homogéneo cuando sus propiedades intensivas son las mismas
en cualquier porción del volumen que ocupa.”
2.18 Para cada uno de los elementos siguientes, escribir su símbolo químico:
a) estroncio; b) titanio; c) silicio; d) selenio; e) kriptón; f) yodo; g) cinc.
2.19
Escribir los nombres de los elementos cuyos símbolos químicos son los siguien-
tes: a) Ag; b) Cd; c) Mg; d) Br; e) Ar; f) Pb; g) P.
2.20
Para cada una de las moléculas siguientes, indicar cuántos átomos tienen en total
y cuántos elementos químicos las conforman.
a) arsano (AsH
3
);
b) pentóxido de dicloro (Cl
2
O
5
);
c) ácido nítrico (HNO
3
);
d) ácido fosfórico (H
3
PO
4
);
e) ácido etanoico (C
2
H
4
O
2
).
2.21 Escribir la fórmula de las moléculas formadas por:
a) 2 átomos de hidrógeno, 1 de azufre y 4 de oxígeno;
b) 2 átomos de hidrógeno y 1 de azufre;
c) 2 átomos de bromo y 7 de oxígeno;
d) 2 átomos de carbono, 4 de hidrógeno y 1 de oxígeno.
Respetar el orden en que se listan los elementos.
2.22 ¿Cuál/es de las afirmaciones siguientes es/son correctas? Justificar.
a) “La sal de mesa y el vino son sustancias simples.”
b) “El agua (H
2
O) es una sustancia simple.”
c) “El oxígeno (O
2
) es una sustancia compuesta.”
d) “El aire filtrado es una mezcla homogénea de gases.”
2.23 Clasificar las sustancias siguientes en simples o compuestas:
a) argón (Ar); b) bromo (
Br
2
); c) óxido de silicio (
SiO
2
); d) fósforo (
P
4
);
e) borano (BH
3
); f) titanio (Ti); g) fluoruro de potasio (KF).
2.24
Dados los sistemas siguientes, indicar si son homogéneos o heterogéneos así
como el número de fases presentes:
a) kerosene y agua; b) aleación de cobre y cinc; c) soda; d) kerosene; e) sal
disuelta en agua; f) agua líquida y agua gaseosa; g) aire seco; h) talco en agua.
2.25
Clasificar los sistemas siguientes en sustancias simples, sustancias compuestas
(o compuestos), mezclas heterogéneas o soluciones: 1) calcio (Ca), 2) ozono
(
O
3
), 3) azúcar disuelta en agua, 4) óxido de calcio (CaO), 5) carbono (C),
6) leche vacuna, 7) nafta, 8) granito, 9) agua y alcohol, 10) amoníaco (NH
3
).
Química CBC Cátedra Bruno-Di Risio 2021 7
2.26
Dada la lista de compuestos siguiente, indicar cuáles tienen la misma fórmula
empírica:
N
2
O
4
–
NO
–
N
2
O
5
–
NO
2
–
H
2
O
–
H
2
O
2
–
SO
2
–
SO
3
–
C
2
H
2
–
C
2
H
4
–
C
6
H
6
.
2.27 Escribir la fórmula empírica de los compuestos siguientes:
a) C
5
H
10
; b) Na
2
O
2
; c) Cr
2
O
3
; d) C
4
H
8
O
2
; e) N
2
H
2
; f) P
2
O
5
.
2.28
En un recipiente cerrado se mezclaron
Cl
2
(g) y
CH
4
(g). ¿Cuál o cuáles de las
afirmaciones siguientes es/son correctas?:
a) “El sistema es homogéneo.”
b) “El sistema está formado por dos sustancias simples.”
c) “Ambas sustancias son binarias.”
d) “La mezcla tiene tres componentes.”
e) “La mezcla de ambos gases constituye una solución.”
2.29
En un recipiente se mezclaron
H
2
O
(l) y un azúcar,
C
12
H
22
O
11
(s), el cual no se
disolvió por completo. ¿Cuál de las afirmaciones siguientes es correcta?: (A)
“La fórmula empírica del azúcar es
CH
2
O
.”; (B) “La fórmula empírica del agua
coincide con su fórmula molecular.”; (C) “El azúcar es una sustancia simple.”
(D) “La mezcla tiene dos fases y tres componentes.”; (E) “El agua es un elemento
químico.”
2.30
Se dispone de una solución de
NaCl
en agua. ¿Cuál de las afirmaciones si-
guientes es correcta?: (A) “El sistema podría pasar a ser heterogéneo variando
su temperatura.”; (B) “El sistema podría pasar a ser heterogéneo agregan-
do más agua.”; (C) “La mezcla está formada por una sustancia simple y una
compuesta.”; (D) “La solución está compuesta por dos sustancias simples.”;
(E) “La densidad de la solución es una propiedad extensiva de la misma.”
2.31
Se mezclaron 6,80 g de yodo sólido,
I
2
(s), con 50,0 mL de tetracloruro de
carbono líquido,
CCl
4
(
ρ
= 1,59 g/mL). El sistema final consistió en 6,00 g de
yodo sin disolver y una solución de I
2
en CCl
4
.
a) Calcular la composición centesimal del sistema.
b) Calcular el %m/m de yodo en la solución obtenida.
2.32
Una persona se hizo un análisis de sangre y le dio una concentración de ácido
úrico de 4,30 mg/dL. Considerando que el volumen de sangre en una persona
adulta es de aproximadamente 5,00 L, calcular la masa total de ácido úrico
presente, expresada en gramos.
3. Respuestas seleccionadas
2.1: a)
b)
2.2: b) y d).
2.3:
a) galio: líquido, oro: sólido, plata: sólida; b) galio: líquido, oro: sólido, plata:
líquida; c) galio: líquido, oro: líquido, plata: gaseosa.
8 Materia, átomos y moléculas
2.4: b) y c).
2.5: a), b) y c).
2.6: a) y c).
2.7: b) y e).
2.8: a) 1) E, 2) I, 3) I, 4) E, 5) I; b) 7,80 g/mL.
2.9: 1,03 g/mL.
2.10:
Las partículas de etanol en estado gaseoso están más separadas que en el estado
líquido, de modo que hay menos masa de sustancia gaseosa que líquida en un mismo
volumen. Así, ρ(g) < ρ(l).
2.11: 69,6% de potasio; 28,6% de oxígeno y 1,79% de hidrógeno.
2.12:
a) agua: 91,2%, arena: 7,29%, sal: 1,52%; b) 1,64%; c) arena: 82,8%, sal:
17,2%.
2.13: a) 53,1%; b) 40,2%.
2.14: 238 g.
2.15:
a) arena: 32,3%, hierro: 21,0% y sal: 46,8%; b) cobre: 84,0%, estaño: 15,1% y
cinc: 0,86%.
2.16: Carbono: 100 g, azufre: 1,50 g, fósforo: 2,00 g y hierro 4,90 × 10
3
g.
2.17: b), c) y e).
2.18: a) Sr; b) Ti; c) Si; d) Se; e) Kr; f) I; g) Zn.
2.19:
a) plata; b) cadmio; c) magnesio; d) bromo; e) argón; f) plomo; g) fósforo.
2.20: a) 4 y 2; b) 7 y 2; c) 5 y 3; d) 8 y 3; e) 8 y 3.
2.21: a) H
2
SO
4
; b) H
2
S; c) Br
2
O
7
; d) C
2
H
4
O.
2.22: d).
2.23: Simples: a), b), d) y f); compuestas: c), e) y g).
2.24:
a) heterogéneo (2); b) homogéneo; c) heterogéneo (2); d) homogéneo; e) ho-
mogéneo; f) heterogéneo (2); g) homogéneo; h) heterogéneo (2).
2.25:
simples: 1, 2 y 5; compuestas: 4 y 10; mezclas heterogéneas: 6 y 8; soluciones:
3, 7 y 9.
2.26: N
2
O
4
y NO
2
; C
2
H
2
y C
6
H
6
.
2.27: a) CH
2
; b) NaO; c) Cr
2
O
3
; d) C
2
H
4
O; e) NH; f) P
2
O
5
.
2.28: a) y e).
2.29: (B).
2.30: (A).
2.31: a) 7,88% de I
2
, 92,1% de CCl
4
; b) 1,00%.
2.32: 0,215 g.
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