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Sección 10: Ley de la conservación de la materia; mol de átomo y masa molecular

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Página introductoria de la Sección 10 (sin ejercicios). Objetivo O.CN.Q.5.3 sobre estructura atómica, configuraciones electrónicas y predicción de propiedades; temas: conservación de la masa y mol/masa molecular.

quimica ⭐ Dificultad 1/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 134

Quimica 3° · 2024

Ejercicio 1

Sección 10 — Presentación (página de introducción, sin ejercicios)

Esta página abre la Sección 10 del libro de Química. No contiene actividades para resolver; sirve para ubicar al estudiante en el propósito de aprendizaje y en los temas que se abordarán.

Objetivo de aprendizaje (O.CN.Q.5.3)

Interpretar la estructura atómica y molecular, desarrollar configuraciones electrónicas y explicar su valor predictivo en el estudio de las propiedades químicas de los elementos y compuestos, impulsando un trabajo colaborativo, ético y honesto.

Esto implica que el estudiante deberá:

Describir cómo se organizan los átomos y las moléculas (núcleo, protones, neutrones, electrones y su disposición en niveles o subniveles).
Escribir configuraciones electrónicas de elementos usando el principio de Aufbau, el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund.
Usar esas configuraciones para predecir propiedades químicas: valencia, reactividad, formación de iones, tipos de enlace y posición en la tabla periódica.

Temas de la sección

Ejercicio 1

Ley de la conservación de la materia (masa).

En toda reacción química la materia no se crea ni se destruye: los átomos solo se reorganizan. Formalmente: la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.

$m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}$

Por ejemplo, al quemar magnesio:

$2\,\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{MgO}$

Si se queman $4{,}86\,\text{g}$ de Mg con $3{,}24\,\text{g}$ de $ext{O}_2$ , se obtienen $8{,}10\,\text{g}$ de MgO: $4{,}86 + 3{,}24 = 8{,}10$ . Ni un átomo se pierde ni aparece.

Ejercicio 2

Mol de átomo y masa molecular.

El mol es la unidad de la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en $12\,\text{g}$ de carbono-12: $6{,}022\times10^{23}$ partículas (número de Avogadro, $N_A$ ).

$n = \frac{N}{N_A} = \frac{m}{M}$

$n$ : número de moles.
$N$ : número de partículas.
$m$ : masa de la muestra (g).
$M$ : masa molar (g/mol).

La masa molecular de una sustancia es la suma de las masas atómicas de todos los átomos de su fórmula química, expresada en g/mol. Por ejemplo, para el agua ( $\text{H}_2\text{O}$ ):

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2(1{,}008) + 16{,}00 = 18{,}016 \, \text{g/mol}$

La ilustración de la página (agua hirviendo sobre una resistencia) anticipa el tema: al calentar, el agua se evapora, pero la masa total del sistema (recipiente + agua + vapor) permanece constante, lo cual es una demostración cotidiana de la conservación de la materia.

Respuesta

página de introducción de la Sección 10; no hay ejercicios que resolver. Los temas a estudiar son la conservación de la masa en reacciones químicas ( $m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}$ ) y el mol con $N_A = 6{,}022\times10^{23}$ entidades y $n = m/M$ .

Contenido de la página

SECCIÓN 10

OBJETIVO:

O.CN.Q.5.3. Interpretar la estructura atómica y molecular, desarrollar configuraciones electrónicas y explicar su valor predictivo en el estudio de las propiedades químicas de los elementos y compuestos, impulsando un trabajo colaborativo, ético y honesto.

TEMAS:

Ley de la conservación de la materia
Mol de átomo y masa molecular

Ilustración: una olla con agua hirviendo sobre una resistencia eléctrica encendida, con vapor saliendo y flechas que muestran la convección del agua caliente (rojas, ascendentes) y el agua fría (azules, descendentes), junto a una figura de científica observando el fenómeno. La demostración cotidiana ilustra que, aunque el agua cambia de estado (líquido → vapor), la masa total del sistema se conserva.

Ejemplos resueltos

Ejemplo ilustrativo de la sección: al calentar agua en una olla, esta hierve y se evapora. ¿Se cumple la ley de la conservación de la materia?

Antes de calentar: masa del recipiente $m_r$ + masa del agua $m_a$ + masa del aire = masa total del sistema.
Al calentar, parte del agua pasa de estado líquido a vapor, pero ninguno de sus átomos (H y O) desaparece ni aparece: solo cambian de posición y de estado físico.
La masa total del sistema (recipiente + agua restante + vapor) permanece igual antes y después del calentamiento.
Por lo tanto, $m_{\text{antes}} = m_{\text{después}}$ : se verifica la conservación de la masa.

Respuesta: Sí; el agua que se evapora sigue formando parte de la masa del sistema, por lo que la materia se conserva.

Tabla

Concepto	Símbolo	Unidad típica	Significado
Número de Avogadro	$N_A$	$\text{entidades/mol}$	$6{,}022\times10^{23}$ partículas por mol
Cantidad de sustancia	$n$	$\text{mol}$	Número de moles de una muestra
Masa	$m$	$\text{g}$	Masa de la muestra
Masa molar	$M$	$\text{g/mol}$	Masa de un mol de sustancia

Diagrama

flowchart LR
  A[Objetivo O.CN.Q.5.3] --> B[Estructura atómica y molecular]
  B --> C[Configuraciones electrónicas]
  C --> D[Valor predictivo de propiedades químicas]
  A --> E[Tema 1: Conservación de la materia]
  A --> F[Tema 2: Mol de átomo y masa molecular]

Fórmulas y ecuaciones

$m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}$ (conservación de la masa)

$n = \dfrac{m}{M}$ (moles a partir de masa y masa molar)

$N = n \times N_A$ (número de partículas)

$m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}$

$N_A = 6{,}022\times10^{23} \, \text{entidades/mol}$

$n = \dfrac{N}{N_A} = \dfrac{m}{M}$

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2(1{,}008) + 16{,}00 = 18{,}016 \, \text{g/mol}$

Glosario (6)

Mol: Unidad de la cantidad de sustancia que contiene 6,022×10²³ entidades elementales (átomos, moléculas, iones o electrones); es el número de Avogadro.
Número de Avogadro (N_A): Constante que indica cuántas partículas hay en un mol: 6,022×10²³ partículas/mol.
Masa molar (M): Masa de un mol de una sustancia expresada en gramos por mol (g/mol); numéricamente igual a la masa molecular o atómica en unidades de masa atómica.
Masa molecular: Suma de las masas atómicas de todos los átomos presentes en la fórmula química de una sustancia.
Conservación de la materia: Principio que establece que en una reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos; la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.
Configuración electrónica: Distribución de los electrones de un átomo en los niveles y subniveles de energía según el principio de Aufbau, Pauli y la regla de Hund.

Preguntas para practicar

¿Por qué el objetivo menciona que la configuración electrónica tiene "valor predictivo" en el estudio de las propiedades químicas?

Porque la disposición de los electrones, especialmente los de valencia, determina si un átomo tiende a ganar, ceder o compartir electrones. Así, conociendo la configuración electrónica se puede predecir la carga iónica de un elemento, su reactividad, el tipo de enlace que formará y su posición en la tabla periódica, sin necesidad de hacer antes cada experimento.

¿Qué diferencia hay entre "masa molecular" y "masa molar"?

La masa molecular es la masa de una sola molécula expresada en unidades de masa atómica (u); la masa molar es la masa de un mol de moléculas, expresada en gramos por mol (g/mol). Numéricamente tienen el mismo valor: si la masa molecular del agua es 18,016 u, su masa molar es 18,016 g/mol.

Temas y conceptos clave

Sección 10Objetivo O.CN.Q.5.3Ley de la conservación de la materiaMol de átomo y masa molecularconservación de la masamolnúmero de Avogadromasa molarestructura atómicaconfiguraciones electrónicaspropiedades químicas predictivas

Fuentes y referencias

https://n9.cl/v13n5
https://n9.cl/8bcy4

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Figuras de la página (1)

Ícono de un cohete verde en el borde derecho de la página, junto a una línea punteada vertical que indica el corte o pestaña de la sección. — Figura 2 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué dice la ley de la conservación de la materia?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué es el mol y cuál es el número de Avogadro?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cómo se calcula la masa molecular de una sustancia?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Estructura del átomo (núcleo, protones, neutrones, electrones)
• Tabla periódica y masas atómicas relativas
• Tipo de fórmula química y ecuaciones químicas balanceadas
• Operaciones con fracciones y notación científica

Siguiente tema sugerido

Desarrollo del tema 1: Ley de la conservación de la materia con ecuaciones químicas balanceadas y ejercicios de masa en reacciones (pág. 135).

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SECCIÓN 10

https://n9.cl/v13n5 https:/n9.cl/Bocy4

OBJETIVO:

O.CN.Q.5.3. Interpretar la estructura atómica y molecular, desarrollar configuraciones electrónicas y explicar su valor predictivo en el estudio de las propiedades químicas de los elementos y compuestos, impulsando un trabajo colaborativo, ético y honesto.

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