Características y propiedades de C, H, O, N, Fe, Cu y Al
Una familia de Estelí cocina con leña: la madera arde, queda ceniza y sube humo. En la misma cocina hay una olla de aluminio, un cable de cobre en la pared y un balde de hierro que se oxida. ¿Qué elementos hay detrás de todo eso y por qué cada uno sirve para lo que sirve? Al final de la página vuelves a esta cocina.
Siete elementos, siete símbolos
Cada elemento tiene un símbolo químico de una o dos letras, igual en todo el mundo. La primera va en mayúscula y la segunda, si existe, en minúscula.
| Elemento | Símbolo | Tipo | Estado a temperatura ambiente |
|---|---|---|---|
| Carbono | C | no metal | sólido |
| Hidrógeno | H | no metal | gas |
| Oxígeno | O | no metal | gas |
| Nitrógeno | N | no metal | gas |
| Hierro | Fe | metal | sólido |
| Cobre | Cu | metal | sólido |
| Aluminio | Al | metal | sólido |
Cinco símbolos son la inicial del nombre. Pero Fe y Cu no se parecen a «hierro» ni a «cobre»: vienen del latín. Hierro es ferrum (Fe) y cobre es cuprum (Cu). Los nombres latinos se usaban hace siglos y los símbolos los conservaron.
Escribe el nombre y el símbolo químico de los siete elementos que estudias en este apartado (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, hierro, cobre y aluminio). Para el…
Escribe el nombre y el símbolo químico de los siete elementos que estudias en este apartado (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, hierro, cobre y aluminio). Para el hierro y el cobre, explica en una frase de dónde proviene su símbolo, que no coincide con la inicial de su nombre en español.
Clasifica cada uno de los siguientes elementos como metal o no metal: $\text{C}$, $\text{H}$, $\text{O}$, $\text{N}$, $\text{Fe}$, $\text{Cu}$ y $\text{Al}$. Después…
Clasifica cada uno de los siguientes elementos como metal o no metal: $\text{C}$, $\text{H}$, $\text{O}$, $\text{N}$, $\text{Fe}$, $\text{Cu}$ y $\text{Al}$. Después escribe el estado de agregación (sólido, líquido o gas) en que se presenta cada uno a temperatura ambiente.
Metales y no metales
Los metales son casi todos sólidos a temperatura ambiente (el mercurio es la excepción: es líquido), tienen brillo, conducen bien el calor y la electricidad y se pueden estirar en hilos o aplanar en láminas. Los no metales suelen ser gases o sólidos opacos y quebradizos, y en general no conducen la electricidad.
-
Metales de este apartado: hierro, cobre y aluminio.
-
No metales: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.
Fíjate en la excepción útil: el carbono es un no metal sólido. Como grafito sí conduce la electricidad, pero lo normal en los no metales es que no lo haga.
Observa la siguiente tabla de datos sobre tres elementos: | Elemento | Estado a temperatura ambiente | Conduce la electricidad | Color característico | |---|---|---|---|…
Observa la siguiente tabla de datos sobre tres elementos:
| Elemento | Estado a temperatura ambiente | Conduce la electricidad | Color característico |
|---|---|---|---|
| X | Sólido | Muy bien | Rojizo |
| Y | Gas | No | Incoloro |
| Z | Sólido | Bien | Plateado |
Si X es el cobre y Z es el aluminio, identifica cuál de los elementos de este apartado podría ser Y si se trata del gas más abundante del aire. Justifica tu respuesta y explica por qué X se prefiere para fabricar cables eléctricos de las casas.
Los no metales: C, H, O y N
Carbono (C)
Es un sólido. Se presenta como diamante (muy duro), grafito (blando, el de la «mina» del lápiz) y carbón vegetal. Está en todos los seres vivos: es la base de los compuestos orgánicos (azúcares, grasas, proteínas). Cuando se quema por completo con suficiente oxígeno produce dióxido de carbono ($\text{CO}_2$). Usos: carbón vegetal para cocinar, lápices, combustibles.
Hidrógeno (H)
Es el gas más ligero, incoloro e inodoro. Es muy inflamable: arde con oxígeno y forma agua. En la Tierra casi no está libre, sino en compuestos como el agua ($\text{H}_2\text{O}$), la madera, los azúcares y los combustibles.
Oxígeno (O)
Es un gas incoloro que forma cerca de una quinta parte del aire. Lo necesitamos para respirar y para que haya combustión: sin oxígeno, el fuego se apaga. También hace que el hierro se oxide. Está en el agua y en casi todos los seres vivos.
Nitrógeno (N)
Es el gas más abundante del aire (cerca de cuatro quintas partes). Es incoloro, inodoro y poco reactivo porque sus átomos están unidos en la molécula $\text{N}_2$ con un enlace muy fuerte que cuesta romper. Forma parte de las proteínas y del ADN, por eso los seres vivos lo necesitan. Las plantas no lo toman del aire: lo absorben del suelo en forma de compuestos (nitratos, sales de amonio) o gracias a bacterias que lo fijan.
Una familia de Estelí quema leña para cocinar y observa que la madera se convierte en ceniza y desprende humo. Relaciona este hecho con el carbono, el hidrógeno y el…
Una familia de Estelí quema leña para cocinar y observa que la madera se convierte en ceniza y desprende humo. Relaciona este hecho con el carbono, el hidrógeno y el oxígeno: explica qué papel tiene el oxígeno del aire en la combustión y por qué la materia de origen vegetal contiene carbono e hidrógeno. Indica además un gas que se produce al quemarse el carbono por completo.
Una cooperativa agrícola de Matagalpa quiere mejorar el rendimiento de sus cultivos de café y de maíz. El técnico explica que las plantas necesitan nitrógeno y que el…
Una cooperativa agrícola de Matagalpa quiere mejorar el rendimiento de sus cultivos de café y de maíz. El técnico explica que las plantas necesitan nitrógeno y que el aire contiene una gran cantidad de este elemento, pero que las plantas no lo aprovechan directamente del aire. Argumenta por qué el nitrógeno es importante para los seres vivos (menciona al menos dos tipos de compuestos que lo contienen), por qué es poco reactivo en su forma gaseosa y qué ventajas y qué riesgos para el ambiente tiene aplicar fertilizantes nitrogenados en exceso, por ejemplo en la contaminación de ríos y lagos.
Los metales: Fe, Cu y Al
Hierro (Fe)
Sólido gris, duro y resistente, denso (≈ $7.9\ \text{g/cm}^3$). Se atrae con imanes. Se usa en estructuras, varillas de construcción, herramientas, baldes y clavos (casi siempre en forma de acero, una aleación con algo de carbono). Química: con oxígeno y humedad forma óxido (herrumbre), que lo debilita. Se llama corrosión. Estado natural: casi nunca se encuentra libre; está combinado en minerales y rocas, sobre todo como óxidos de hierro. Se extrae y se funde en hornos para obtener el metal.
Cobre (Cu)
Sólido de color rojizo. Es muy buen conductor de la electricidad y del calor, y es fácil de convertir en hilos (dúctil). Densidad ≈ $9.0\ \text{g/cm}^3$. Se corroe mucho menos que el hierro. Usos: cables eléctricos, tuberías, calderos. Estado natural: se halla principalmente combinado en minerales, como los sulfuros de cobre; solo rara vez aparece libre. Se extrae de la mina y se funde para purificarlo.
Aluminio (Al)
Sólido plateado, ligero (≈ $2.7\ \text{g/cm}^3$, unas tres veces menos que el hierro), buen conductor del calor y de la electricidad. Usos: ollas, latas de gaseosa, marcos de ventanas, papel aluminio. Estado natural: nunca se encuentra libre; está combinado en rocas y suelos, y se obtiene de un mineral llamado bauxita, que requiere un proceso industrial para extraer el metal. Química: es un metal reactivo, pero al contacto con el aire se cubre de una capa finísima de óxido que se pega a la superficie y la protege. Por eso no sigue corroyéndose como el hierro.
| Propiedad | Hierro | Cobre | Aluminio |
|---|---|---|---|
| Color | gris | rojizo | plateado |
| Densidad ($\text{g/cm}^3$) | 7.9 | 9.0 | 2.7 |
| Conduce la electricidad | regular | muy bien | bien |
| Resistencia mecánica | alta | media | media |
| Corrosión | se oxida con humedad | poca | capa protectora |
En una pulpería de Masaya, un vecino compara un balde de hierro con una olla de aluminio. Explica con propiedades físicas (densidad, conductividad térmica, resistencia)…
En una pulpería de Masaya, un vecino compara un balde de hierro con una olla de aluminio. Explica con propiedades físicas (densidad, conductividad térmica, resistencia) por qué el aluminio resulta más cómodo para cargar y por qué ambos metales sirven para fabricar utensilios de cocina. Indica además una propiedad química del hierro que haga necesario protegerlo en climas húmedos como el de la costa del Pacífico.
Un taller de Managua debe elegir el metal para tres usos distintos: (a) el cableado de una casa, (b) la estructura de una bodega y (c) el marco de ventanas ligero para…
Un taller de Managua debe elegir el metal para tres usos distintos: (a) el cableado de una casa, (b) la estructura de una bodega y (c) el marco de ventanas ligero para una vivienda cerca del mar. Las opciones son cobre, hierro y aluminio. Para cada uso, elige el metal más adecuado y argumenta tu decisión comparando conductividad eléctrica, resistencia mecánica, densidad y comportamiento frente a la corrosión. Explica por qué el aluminio resiste la corrosión a pesar de ser un metal reactivo, y qué ocurre con el hierro expuesto a la humedad y la sal.
Los elementos en la vida cotidiana
| Elemento | Dónde lo encuentras |
|---|---|
| Carbono | carbón vegetal, lápices, leña, alimentos |
| Hidrógeno | agua, combustibles, alimentos |
| Oxígeno | aire que respiramos, agua, combustión |
| Nitrógeno | aire, fertilizantes, proteínas |
| Hierro | varillas, clavos, baldes, bodegas |
| Cobre | cables, tuberías |
| Aluminio | ollas, latas de gaseosa, marcos de ventanas |
Une cada elemento con un uso o una presencia de la vida cotidiana. Escribe la pareja correcta en tu cuaderno: Cobre, aluminio, oxígeno, carbono. Cables eléctricos, latas…
Une cada elemento con un uso o una presencia de la vida cotidiana. Escribe la pareja correcta en tu cuaderno:
-
Cobre, aluminio, oxígeno, carbono.
-
Cables eléctricos, latas de gaseosa, respiración de los seres vivos, carbón vegetal para cocinar.
Menciona además un objeto de tu casa o de tu colegio que contenga hierro.