Sustancias simples y compuestas. Alotropía del oxígeno
En el laboratorio de la escuela hay un frasco con cinta de magnesio, otro con agua y otro con un gas que ayuda a la combustión. Los tres tienen algo en común: contienen el elemento oxígeno o se relacionan con él. ¿Son todas sustancias del mismo tipo? ¿Y es posible que dos sustancias distintas estén hechas solo de átomos de oxígeno?
Sustancias simples y compuestas
Todas las sustancias están formadas por átomos de uno o más elementos químicos. Según cuántos elementos distintos tengan, se clasifican en dos grupos.
Para clasificar una sustancia, mira su fórmula y cuenta cuántos símbolos distintos aparecen. Un solo símbolo: sustancia simple. Dos o más: sustancia compuesta.
Clasifica cada una de las siguientes sustancias como simple o compuesta: $O_2$, $H_2O$, $Fe$, $CO_2$, $N_2$, $NaCl$.
Clasifica cada una de las siguientes sustancias como simple o compuesta: $O_2$, $H_2O$, $Fe$, $CO_2$, $N_2$, $NaCl$.
Camila afirma que el agua es una sustancia simple porque es transparente y única. Explica por qué su afirmación es incorrecta, usando la definición de sustancia simple y…
Camila afirma que el agua es una sustancia simple porque es transparente y única. Explica por qué su afirmación es incorrecta, usando la definición de sustancia simple y de sustancia compuesta y la fórmula del agua.
Metales y no metales
Los elementos químicos se dividen en metales y no metales. Las sustancias simples que forman heredan esta clasificación: el hierro es un metal, el azufre un no metal.
| Propiedad | Metales | No metales |
|---|---|---|
| Aspecto | Brillo metálico | Sin brillo metálico (casi siempre) |
| Estado a temperatura ambiente | Sólidos (excepto el mercurio) | Gases o sólidos (el bromo es líquido) |
| Conductividad eléctrica | Buenos conductores | Malos conductores (salvo el grafito) |
| Maleabilidad | Se pueden laminar y estirar | Sólidos quebradizos |
| Ejemplos | Fe, Cu, Mg, Al | O, S, C, N |
En la Tabla periódica moderna de los elementos químicos, los metales ocupan la mayor parte, a la izquierda y al centro; los no metales están en la parte superior derecha. El oxígeno es un no metal: el dioxígeno es un gas incoloro que no conduce la corriente.
Esta clasificación explica aplicaciones: el cobre (metal, buen conductor) se usa en los cables eléctricos; el azufre (no metal, quebradizo) no serviría para eso.
Clasifica los siguientes elementos como metales o no metales: hierro, azufre, cobre, carbono, magnesio, oxígeno.
Clasifica los siguientes elementos como metales o no metales: hierro, azufre, cobre, carbono, magnesio, oxígeno.
Observa los datos de tres sustancias: Sustancia X: formada por átomos de un solo elemento, brillante, conduce la corriente eléctrica. Sustancia Y: formada por átomos de…
Observa los datos de tres sustancias:
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Sustancia X: formada por átomos de un solo elemento, brillante, conduce la corriente eléctrica.
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Sustancia Y: formada por átomos de un solo elemento, gas incoloro, no conduce la corriente.
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Sustancia Z: formada por átomos de dos elementos distintos unidos químicamente.
Clasifica cada una como simple o compuesta y, en las simples, indica si se trata de un metal o de un no metal. Justifica.
Dioxígeno y trioxígeno: la alotropía
Un mismo elemento puede formar más de una sustancia simple. El oxígeno forma dos:
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Dioxígeno, $O_2$: molécula de 2 átomos. Es el gas que respiramos.
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Trioxígeno (ozono), $O_3$: molécula de 3 átomos.
Los prefijos di- y tri- del nombre indican cuántos átomos hay en la molécula, igual que el subíndice de la fórmula.
Aunque se compongan del mismo elemento, tienen propiedades diferentes:
| Dioxígeno $O_2$ | Trioxígeno $O_3$ | |
|---|---|---|
| Átomos por molécula | 2 | 3 |
| Olor | Inodoro | Olor fuerte y característico |
| Color del gas | Incoloro | Ligeramente azulado |
| Papel en la naturaleza | Respiración y combustión | Capa de ozono: filtra gran parte de la radiación ultravioleta del Sol |
Escribe las fórmulas químicas del dioxígeno y del trioxígeno (ozono). Indica cuántos átomos tiene cada molécula.
Escribe las fórmulas químicas del dioxígeno y del trioxígeno (ozono). Indica cuántos átomos tiene cada molécula.
El dioxígeno ($O_2$) y el trioxígeno ($O_3$) están formados por átomos del mismo elemento. Explica qué son las modificaciones alotrópicas, di en qué se diferencian estas…
El dioxígeno ($O_2$) y el trioxígeno ($O_3$) están formados por átomos del mismo elemento. Explica qué son las modificaciones alotrópicas, di en qué se diferencian estas dos sustancias en su composición y menciona una propiedad en que se diferencian y una función del trioxígeno en la atmósfera.
Más alotropía: el carbono
El oxígeno no es el único elemento con alotropía. El carbono forma, entre otras, el diamante y el grafito. Ambos son sustancias simples, porque solo tienen átomos de carbono. Pero se comportan muy distinto:
| Diamante | Grafito | |
|---|---|---|
| Dureza | Una de las sustancias más duras | Blando, se desliza en láminas (el «lápiz») |
| Conductividad eléctrica | No conduce | Conduce |
| Aspecto | Transparente, brillante | Gris oscuro |
Que tengan propiedades tan distintas con un único elemento se debe a que sus átomos están ordenados de forma diferente. Cumplen la definición: sustancias simples distintas, del mismo elemento. Son modificaciones alotrópicas del carbono.
Por eso el grafito, aunque conduce la corriente, es una excepción entre los no metales.
Mailén lee que el diamante y el grafito están formados únicamente por átomos de carbono, pero tienen propiedades muy distintas. Basándote en lo que sabes del dioxígeno y…
Mailén lee que el diamante y el grafito están formados únicamente por átomos de carbono, pero tienen propiedades muy distintas. Basándote en lo que sabes del dioxígeno y el trioxígeno, argumenta si el diamante y el grafito pueden considerarse modificaciones alotrópicas del carbono. Explica además por qué ambos son sustancias simples y no compuestas.
Un compuesto no es una mezcla de sus elementos
El óxido de magnesio, $MgO$, contiene magnesio y oxígeno. ¿Es una mezcla de esas dos sustancias? No.
Cuando el magnesio arde en el aire, el magnesio y el dioxígeno reaccionan y se forma una sustancia nueva, el óxido de magnesio. Sus propiedades no se parecen a las de los componentes: el magnesio es un metal brillante, el dioxígeno un gas, y el óxido de magnesio un polvo blanco. Además, sus átomos están unidos químicamente en proporción fija (1 de $Mg$ por cada 1 de $O$) y no se pueden separar con métodos físicos como filtrar o decantar.
Analiza la siguiente lista de sustancias presentes en un laboratorio: oxígeno gaseoso ($O_2$), óxido de magnesio ($MgO$), magnesio ($Mg$), ozono ($O_3$), agua ($H_2O$) y…
Analiza la siguiente lista de sustancias presentes en un laboratorio: oxígeno gaseoso ($O_2$), óxido de magnesio ($MgO$), magnesio ($Mg$), ozono ($O_3$), agua ($H_2O$) y azufre ($S$). Agrúpalas en simples y compuestas, y dentro de las simples separa metales y no metales. Señala entre ellas un par de modificaciones alotrópicas y explica por qué el óxido de magnesio, aunque contiene magnesio y oxígeno, no es una mezcla de esas dos sustancias.
Vuelve al principio: el magnesio es un metal y una sustancia simple; el agua es compuesta; y el dioxígeno y el trioxígeno son dos sustancias simples distintas del mismo elemento, es decir, modificaciones alotrópicas del oxígeno.