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Sección 7: El carbono y sus compuestos principales

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Portada de la Sección 7: objetivo O.CN.Q.5.5 (identificar elementos y compuestos por su importancia económica, industrial, ambiental y cotidiana); tema 1: características y propiedades del carbono. Sin ejercicios.

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Solución — Página 86

Quimica 3° · 2024

Ejercicio 1

Sección 7 — Presentación

Esta página NO contiene ejercicios: es la portada de la Sección 7 del libro de Química de 3.er año de BGU (Ecuador, 2024). Al ser una página de apertura, aquí se transcribe y se contextualiza el contenido.

Objetivo de aprendizaje

Ejercicio O

CN.Q.5.5.** Identificar los elementos químicos y sus compuestos principales desde la perspectiva de su importancia económica, industrial, medioambiental y en la vida diaria.

Traducido a lenguaje académico, el objetivo exige que el estudiante pueda:

Reconocer elementos químicos y compuestos en productos, procesos y fenómenos reales.
Relacionar cada uno con sus usos económicos (producción, comercio) e industriales (manufactura, energía).
Analizar su impacto ambiental (emisiones, residuos, ciclo biogeoquímico).
Vincularlos con situaciones de la vida diaria (combustibles, alimentos, materiales).

Tema desarrollado en la sección

Ejercicio 1

Características y propiedades del carbono.

El carbono ( $Z=6$ , $A_r=12{,}01$ ) es el elemento químico central de la química orgánica. Sus rasgos clave, que la sección desarrollará, son:

Catenação: capacidad de formar cadenas largas y estables de enlaces $\text{C}-\text{C}$ (sola o combinados con H, O, N, S, P).
Hibridación: forma $sp^{3}$ , $sp^{2}$ y $sp$ , lo que da enlaces simples, dobles y triples.
Polimorfismo: existe como diamante (red tetraédrica, $sp^{3}$ ), grafito (capas hexagonales, $sp^{2}$ ), fullereno ( $\text{C}_{60}$ ), grafeno y nanotubos.
Enlace covalente polarizable: $\chi \approx 2{,}55$ , valor intermedio, que le permite combinar con casi todos los demás elementos.
Importancia: base de la vida (biomoléculas), de la industria (combustibles fósiles, plásticos, fertilizantes) y del ambiente ( $\text{CO}_{2}$ , efecto invernadero, ciclo del carbono).

Síntesis del objetivo

Dimensión	Qué se espera del estudiante
Económica	Valorar los recursos que aporta el elemento o compuesto
Industrial	Describir procesos donde se produce o se usa
Medioambiental	Evaluar emisiones, residuos y su transformación
Vida diaria	Detectar el compuesto en objetos y rutinas cotidianas

Respuesta

La página establece el objetivo O.CN.Q.5.5 (identificar elementos y compuestos según su importancia económica, industrial, ambiental y cotidiana) y fija el primer tema de la Sección 7: las características y propiedades del carbono. No presenta actividades que resolver.

Contenido de la página

SECCIÓN 7

(Portada de sección: ilustración de una planta industrial emitiendo nubes de CO₂ y lluvia ácida, junto a una científica de laboratorio.)

OBJETIVO:

O.CN.Q.5.5. Identificar los elementos químicos y sus compuestos principales desde la perspectiva de su importancia económica, industrial, medioambiental y en la vida diaria.

TEMAS:

Características y propiedades del carbono

Tabla

Dimensión del objetivo O.CN.Q.5.5	Pregunta guía	Ejemplo típico
Económica	¿Qué recursos y valor aporta?	Exportación de petróleo y gas natural
Industrial	¿En qué procesos se produce o usa?	Síntesis de plásticos y fertilizantes
Medioambiental	¿Qué emisiones o residuos genera?	$\text{CO}_{2}$ y lluvia ácida
Vida diaria	¿En qué objetos o rutinas aparece?	Combustión de gasolina, plásticos, alimentos

Diagrama

flowchart TD
  A[Elementos y compuestos químicos] --> B[Importancia económica]
  A --> C[Importancia industrial]
  A --> D[Impacto medioambiental]
  A --> E[Vida diaria]
  B --> F[Combustibles: carbón, gas natural, gasolina]
  C --> G[Materiales: diamante, grafito, plásticos, fertilizantes]
  D --> H[CO2: efecto invernadero y ciclo del carbono]
  E --> I[Alimentos, combustión doméstica, productos de limpieza]

Fórmulas y ecuaciones

Configuración electrónica del carbono: $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$

Punto de fusión del diamante: $\approx 3550\,^\circ\text{C}$

Punto de fusión del grafito: $\approx 3600\,^\circ\text{C}$ (sublima)

$\text{C}$ (s) + $\text{O}@@MATH_0@@_{2}(g)$

$\chi_{$ $\text{C}$ } $\approx$ 2{,}55

$n_{$ $\text{C}$ } = 6 $\quad$ $\Rightarrow$ $\quad$ $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$

$\text{C}$ $_{60}$ $\quad$ ( $\text{fullereno}$ )

$\text{CO}@@MATH_0@@_{2}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{3}$

Glosario (6)

Catenación: Capacidad de un átomo para unirse consigo mismo formando cadenas; el carbono es el elemento con mayor catenación.
Polimorfismo / alótropos: Existencia de un mismo elemento en estructuras cristalinas distintas, como el diamante, el grafito y el grafeno del carbono.
Hibridación: Mezcla de orbitales atómicos (s, p) que forma orbitales híbridos ($sp^{3}$, $sp^{2}$, $sp$) determinando la geometría de las moléculas.
Compuesto químico: Sustancia formada por dos o más elementos unidos en proporciones fijas, con propiedades distintas a las de sus componentes.
Ciclo del carbono: Recorrido del carbono entre la atmósfera, la biosfera, la litosfera y los océanos mediante procesos biológicos y químicos.
Efecto invernadero: Aumento de la temperatura global por la acumulación de gases como el $\text{CO}_{2}$ que absorben radiación infrarroja.

Preguntas para practicar

¿Por qué el carbono es el elemento clave de la química orgánica y de la vida?

El carbono presenta la mayor catenación de todos los elementos: sus átomos se enlazan entre sí con facilidad formando cadenas, ramificaciones y anillos estables. Además, al tener electronegatividad media ($\chi \approx 2{,}55$) y capacidad de hibridación $sp^{3}$, $sp^{2}$ y $sp$, forma millones de compuestos con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos, que son la base de las biomoléculas (lípidos, glúcidos, proteínas y ácidos nucleicos) y de los combustibles y materiales industriales.

Menciona tres usos del carbono y su compuesto en la vida diaria y en la industria.

1) Combustibles: el carbón y los hidrocarburos (gasolina, gas natural) aportan energía; 2) Materiales: el grafito en lápices y electrodos, el diamante en herramientas de corte y joyería, y los plásticos (polietileno, PVC) a partir de hidrocarburos; 3) Ambiente y alimentación: el $\text{CO}_{2}$ regulador del efecto invernadero y precursor de fotosíntesis, y el carbonato cálcico ($\text{CaCO}_{3}$) en fertilizantes y construcción.

¿Qué impacto ambiental tiene el dióxido de carbono y por qué se estudia en esta sección?

El $\text{CO}_{2}$ es el principal gas de efecto invernadero de origen antropogénico: su acumulación en la atmósfera por la quema de combustibles fósiles y la deforestación intensifica el calentamiento global. Como compuesto del carbono, se relaciona con la lluvia ácida y con el equilibrio del ciclo del carbono, por lo que es el ejemplo más directo para aplicar el objetivo O.CN.Q.5.5 en su dimensión medioambiental.

Temas y conceptos clave

Sección 7: Identificación de elementos y compuestos químicosObjetivo O.CN.Q.5.5Características y propiedades del carbonoObjetivo de aprendizaje O.CN.Q.5.5Elementos químicosCompuestos químicosImportancia económica, industrial y ambientalCarbonoCatenaciónPolimorfismo del carbono

Fuentes y referencias

https://h9.cl/9deqc

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Preguntas que la gente también hace

¿Qué es el objetivo O.CN.Q.5.5 en Química del BGU?

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¿Cuáles son las propiedades más importantes del carbono?

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¿Por qué el carbono es tan importante para la vida y la industria?

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

📌 Antes de leer esto

• Configuración electrónica y número atómico
• Tipos de enlace químico (iónico, covalente, metálico)
• Clasificación de los elementos en la tabla periódica
• Conceptos de compuesto químico y fórmula

Siguiente tema sugerido

Desarrollo detallado de las características y propiedades del carbono: catenación, hibridación, allotropía (diamante, grafito, grafeno, fullereno) y sus aplicaciones industriales y ambientales.

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SECCIÓN 7

https:/In9.clrqbajw

https://n9.cl/9deqc

OBJETIVO:

O.CN.Q.5.5.Identificarlos elementos químicos ysuscompuestos principales desde la perspectiva de su importancia económica, industrial, medioambiental y en la vida diaria.

TEMAS: