El IGCSE de Química (0620) abarca desde los estados de la materia y la estructura atómica hasta la estequiometría, la electroquímica, la termodinámica, las velocidades de reacción, los ácidos y bases, la Tabla Periódica, los metales, la química ambiental y la química orgánica, finalizando con técnicas experimentales y análisis.
La estequiometría determina las calificaciones. Aparece en preguntas por sí misma y también dentro de la electroquímica, la termodinámica y las velocidades de reacción, por lo que el tiempo dedicado a los moles se multiplica varias veces.
Otra fuente confiable de pérdida de puntos son las ecuaciones: desequilibradas, sin símbolos de estado faltantes, o una ecuación iónica escrita completamente. Existen exámenes para seis componentes, divididos entre Nivel Básico y Nivel Ampliado; confirma cuál vas a presentar antes de estudiar.
The three states of matter · Los tres estados de la materia
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State the distinguishing properties of solids, liquids and gases
2 Describe the structures of solids, liquids and gases in terms of particle separation, arrangement and motion
3 Describe changes of state in terms of melting, boiling, evaporating, freezing and condensing
5 Explain changes of state in terms of kinetic particle theory, including the interpretation of heating and cooling curves
4 Describe the effects of temperature and pressure on the volume of a gas
6 Explain, in terms of kinetic particle theory, the effects of temperature and pressure on the volume of a gas
Español
Central
Complementario
1 Enunciar las propiedades distintivas de los sólidos, líquidos y gases
2 Describir las estructuras de sólidos, líquidos y gases en términos de separación entre partículas, disposición y movimiento
3 Describir los cambios de estado en términos de fusión, ebullición, evaporación, congelación y condensación
5 Explicar los cambios de estado en términos de la teoría cinética de las partículas, incluida la interpretación de las curvas de calentamiento y enfriamiento
4 Describir los efectos de la temperatura y la presión sobre el volumen de un gas
6 Explicar, en términos de la teoría cinética de las partículas, los efectos de la temperatura y la presión sobre el volumen de un gas
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Solid, liquid, gas: particle motion
Everything around you is made of tiny particles 粒子 — these can be atoms 原子, molecules 分子, or ions 离子. The kinetic particle theory 粒子动理论 says these particles are always moving. How close the particles are, how they are arranged, and how they move decides whether matter is a solid 固体, a liquid 液体, or a gas 气体.
Properties you can observe
You do not need a microscope to tell the three states apart. They behave in different ways:
A solid has a fixed shape and a fixed volume 体积. It does not flow and you cannot compress 压缩 it (squeeze it smaller).
A liquid has a fixed volume but no fixed shape. It flows and takes the shape of its container. It is almost impossible to compress.
A gas has no fixed shape and no fixed volume. It flows and spreads out to fill the whole container. A gas is easy to compress.
The table below sums up these properties. Density 密度 means how much mass 质量 is packed into a given volume.
Property
Solid
Liquid
Gas
Shape
fixed
takes the shape of the container
fills the whole container
Volume
fixed
fixed
fills the whole container
Can it be compressed?
no
almost none
yes, easily
Does it flow?
no
yes
yes
Density
high
high
low
The particle picture
The kinetic particle theory explains these properties by looking at three things: the separation 间距 of the particles (how far apart they are), their arrangement 排列 (the pattern), and their motion 运动 (how they move).
Solid
Liquid
Gas
Separation
touching, very close
close together
far apart
Arrangement
regular 规则 pattern
random, no pattern
random, no pattern
Motion
vibrate 振动 about fixed positions
move and slide past each other
move quickly in all directions
Strong forces of attraction 引力 hold the particles together. In a solid these forces are strong enough to hold every particle in place, so a solid keeps its shape. In a liquid the forces are weaker, so particles can move around. In a gas the particles move so fast that the forces hardly act at all, so the gas spreads out.
Español
Solid, liquid, gas: particle motion
Todo a tu alrededor está hecho de pequeñas partículas — estas pueden ser átomos, moléculas o iones. La teoría cinética de las partículas dice que estas partículas están siempre en movimiento. Qué tan cerca están las partículas, cómo están dispuestas y cómo se mueven determina si la materia es un sólido, un líquido o un gas.
Propiedades que puedes observar
No necesitas un microscopio para distinguir los tres estados. Se comportan de manera diferente:
Un sólido tiene una forma fija y un volumen fijo. No fluye y no se lo puede comprimir (aplastar para hacerlo más pequeño).
Un líquido tiene un volumen fijo pero no tiene forma fija. Fluye y adopta la forma de su recipiente. Es casi imposible de comprimir.
Un gas no tiene forma fija ni volumen fijo. Fluye y se expande para llenar todo el recipiente. Un gas es fácil de comprimir.
La tabla a continuación resume estas propiedades. La densidad significa cuánto masa está empaquetada en un volumen dado.
Propiedad
Sólido
Líquido
Gas
Forma
fija
adopta la forma del recipiente
llena todo el recipiente
Volumen
fijo
fijo
llena todo el recipiente
¿Se puede comprimir?
no
casi nunca
sí, fácilmente
¿Fluye?
no
sí
sí
Densidad
alta
alta
baja
El modelo de partículas
La teoría cinética de las partículas explica estas propiedades al mirar tres cosas: la separación de las partículas (qué tan separadas están), su disposición (el patrón) y su movimiento (cómo se mueven).
Sólido
Líquido
Gas
Separación
tocándose, muy juntas
juntas
muy separadas
Disposición
patrón regular
aleatorio, sin patrón
aleatorio, sin patrón
Movimiento
vibran sobre posiciones fijas
se mueven y deslizan unas sobre otras
se mueven rápidamente en todas direcciones
Las fuertes fuerzas de atracción mantienen unidas a las partículas. En un sólido estas fuerzas son lo suficientemente fuertes como para mantener cada partícula en su lugar, por lo que un sólido mantiene su forma. En un líquido las fuerzas son más débiles, por lo que las partículas pueden moverse. En un gas las partículas se mueven tan rápido que las fuerzas apenas actúan, por lo que el gas se expande.
Las partículas están empaquetadas y regulares en un sólido, cerca y desordenadas en un líquido, y muy separadas en un gas
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Estados de la materia
Calienta la caja y observa cómo las partículas se liberan: un sólido vibrante se derrite en un líquido fluido, luego se expande como gas. Mismas partículas — solo con más energía.
When you heat or cool a substance, it can change from one state to another. You must know the name of each change.
Change
What happens
Name
solid → liquid
melting 熔化
melting
liquid → solid
freezing 凝固
freezing
liquid → gas (at the surface, below the boiling point)
evaporating 蒸发
evaporation
liquid → gas (all through the liquid)
boiling 沸腾
boiling
gas → liquid
condensing 凝结
condensation
A pure solid melts at one fixed temperature, the melting point 熔点. A pure liquid boils at one fixed temperature, the boiling point 沸点. The same substance freezes at its melting point and condenses at its boiling point.
A few substances change straight from solid to gas without melting first. This is called sublimation 升华. In the photo below, warmed solid iodine in a beaker turns directly into a purple gas; the gas then cools on the round flask of ice above and turns back into a solid.
Explaining changes of state with the particle theory
Each change of state is really a change in the energy 能量 of the particles.
When you heat a solid, the particles gain energy and vibrate faster. At the melting point the particles have enough energy to break away from their fixed places and slide around — the solid melts.
When you heat a liquid, the particles move faster. At the boiling point they have enough energy to fully escape the forces of attraction and become a gas.
Cooling does the opposite. The particles lose energy, move more slowly, and the forces of attraction pull them back together.
During a change of state the energy goes into breaking the forces of attraction, not into making the particles move faster. This is why the temperature stays the same while a substance is melting or boiling.
Heating and cooling curves
A heating curve 加热曲线 is a graph of temperature against time as you heat a substance steadily. A cooling curve 冷却曲线 is the same graph as the substance cools.
On a heating curve there are two flat (level) parts:
The first flat part is at the melting point. Here solid and liquid are both present. The heat energy breaks the forces holding the solid together, so the temperature does not rise.
The second flat part is at the boiling point. Here liquid and gas are both present, and the temperature again stays constant.
A cooling curve is the reverse. It has a flat part at the boiling point (the gas condenses) and a flat part at the melting point (the liquid freezes). As the particles slow down, thermal energy 热能 is released to the surroundings.
Español
Hielo derritiéndose en agua: un cambio de estado mientras el sólido se calienta.
Cuando calientas o enfrías una sustancia, puede cambiar de un estado a otro. Debes conocer el nombre de cada cambio.
Cambio
Qué sucede
Nombre
sólido → líquido
fusión / derretimiento
fusión
líquido → sólido
congelación
congelación
líquido → gas (en la superficie, por debajo del punto de ebullición)
evaporación
evaporación
líquido → gas (en toda la masa líquida)
ebullición
ebullición
gas → líquido
condensación
condensación
Un sólido puro funde a una temperatura fija, el punto de fusión. Un líquido puro hierve a una temperatura fija, el punto de ebullición. La misma sustancia se congela en su punto de fusión y se condensa en su punto de ebullición.
Calentamiento: sólido → líquido → gas; el enfriamiento invierte cada cambio
Algunas sustancias cambian directamente de sólido a gas sin fundirse primero. Esto se llama sublimación. En la foto de abajo, el yodo sólido calentado en un vaso de precipitados se convierte directamente en un gas púrpura; luego el gas se enfría en el matraz redondo con hielo de arriba y vuelve a convertirse en sólido.
El yodo sólido calentado se convierte directamente en gas púrpura (sublimación)El ejemplo cotidiano: el hielo seco es dióxido de carbono sólido, y también sublima — nunca deja charcos
Explicando los cambios de estado con la teoría de las partículas
Cada cambio de estado es realmente un cambio en la energía de las partículas.
Cuando calientas un sólido, las partículas ganan energía y vibran más rápido. En el punto de fusión, las partículas tienen suficiente energía para separarse de sus posiciones fijas y deslizarse — el sólido se funde.
Cuando calientas un líquido, las partículas se mueven más rápido. En el punto de ebullición tienen suficiente energía para escapar completamente de las fuerzas de atracción y convertirse en gas.
El enfriamiento hace lo contrario. Las partículas pierden energía, se mueven más despacio y las fuerzas de atracción las vuelven a juntar.
Durante un cambio de estado, la energía se destina a romper las fuerzas de atracción, no a hacer que las partículas se muevan más rápido. Por eso la temperatura permanece constante mientras una sustancia se funde o hierve.
Curvas de calentamiento y enfriamiento
Una curva de calentamiento es una gráfica de temperatura contra tiempo mientras calientas una sustancia de manera constante. Una curva de enfriamiento es la misma gráfica cuando la sustancia se enfría.
En una curva de calentamiento hay dos partes planas (horizontales):
La primera parte plana está en el punto de fusión. Aquí coexisten el sólido y el líquido. La energía calorífica rompe las fuerzas que mantienen unido al sólido, por lo que la temperatura no sube.
La segunda parte plana está en el punto de ebullición. Aquí coexisten el líquido y el gas, y la temperatura nuevamente se mantiene constante.
Una curva de enfriamiento es el reverso. Tiene una parte plana en el punto de ebullición (el gas se condensa) y una parte plana en el punto de fusión (el líquido se congela). A medida que las partículas disminuyen su velocidad, la energía térmica se libera al entorno.
La temperatura se mantiene constante en los puntos de fusión y ebullición mientras se rompen las fuerzas de atracción
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Calentamiento de una sustancia a través de sus estados
Aumenta la temperatura. Añadir calor proporciona más energía a las partículas hasta que se liberan — y la temperatura se detiene en cada cambio de estado mientras la energía realiza ese trabajo.
Gases: temperature, pressure and volume · Gases: temperatura, presión y volumen
English
A gas pushes on the walls of its container. This push, spread over the area of the wall, is the pressure 压强 of the gas. Pressure comes from the gas particles hitting the walls.
Effect of temperature
If you heat a fixed mass of gas while keeping the pressure the same, its volume increases.
Using the particle theory: heating gives the particles more kinetic energy 动能, so they move faster. They hit the walls harder and more often. To keep the pressure the same, the gas must take up more space, so the volume gets bigger.
If instead the volume is fixed (a sealed, rigid container), heating the gas makes the pressure rise, because the faster particles collide 碰撞 with the walls harder and more often.
Effect of pressure
If you increase the pressure on a fixed mass of gas while keeping the temperature the same, its volume decreases. Squeezing the gas into a smaller space means the particles hit the walls more often, which is what a higher pressure means.
Español
Un gas empuja contra las paredes de su recipiente. Este empuje, distribuido sobre el área de la pared, es la presión del gas. La presión proviene de las partículas del gas golpeando las paredes.
Efecto de la temperatura
Si calientas una masa fija de gas manteniendo la presión constante, su volumen aumenta.
Un gas calentado: las partículas más rápidas se expanden y ocupan más espacio
Usando la teoría de las partículas: calentar da a las partículas más energía cinética, así que se mueven más rápido. Golpean las paredes con más fuerza y con mayor frecuencia. Para mantener la presión constante, el gas debe ocupar más espacio, por lo que el volumen se hace más grande.
Si en cambio el volumen es fijo (un recipiente sellado y rígido), calentar el gas hace que la presión aumente, porque las partículas más rápidas chocan contra las paredes con más fuerza y con mayor frecuencia.
Efecto de la presión
Si aumentas la presión sobre una masa fija de gas manteniendo la temperatura constante, su volumen disminuye. Comprimir el gas en un espacio más pequeño significa que las partículas golpean las paredes con más frecuencia, lo cual es lo que significa una presión mayor.
Comprimir un gas en un volumen menor hace que las partículas golpeen las paredes con más frecuencia, por lo que la presión aumenta
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Gases, presión y volumen
p = k / V
Comprime el volumen y la presión aumenta (ley de Boyle).
1 Describe and explain diffusion in terms of kinetic particle theory
2 Describe and explain the effect of relative molecular mass on the rate of diffusion of gases
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describir y explicar la difusión en términos de la teoría cinética de las partículas
2 Describir y explicar el efecto de la masa molecular relativa sobre la velocidad de difusión de los gases
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Diffusion: random motion, one-way flow
Diffusion 扩散 is the spreading of particles from a region where they are crowded to a region where they are spread out — that is, from high concentration 浓度 to low concentration. It happens because particles are always moving in random directions.
Diffusion explains why you can smell food from across a room: the smell particles move and mix with the air until they reach your nose. Diffusion happens in gases and in liquids, but not in solids, because solid particles cannot move from place to place.
Rate of diffusion and molecular mass
Lighter gas particles move faster than heavier ones at the same temperature. So a gas with a smaller relative molecular mass 相对分子质量 (a smaller mass for each molecule) has a faster rate 速率 of diffusion.
A classic experiment shows this. Cotton wool soaked in ammonia 氨气 ($\text{NH}_3$) is put at one end of a long glass tube. Cotton wool soaked in hydrogen chloride 氯化氢 ($\text{HCl}$) is put at the other end. Both gases diffuse along the tube and meet to form a white ring of ammonium chloride 氯化铵 ($\text{NH}_4\text{Cl}$).
Ammonia has $M_r = 17$ and hydrogen chloride has $M_r = 36.5$. Ammonia is lighter, so it diffuses faster and travels further along the tube. The white ring forms nearer the hydrogen chloride end.
Worked example. Bromine ($M_r = 160$) and ammonia ($M_r = 17$) are released at the same moment from opposite ends of a long tube. Which travels further before they meet? Compare the relative molecular masses. Ammonia's $M_r$ is far smaller, so its molecules move faster at the same temperature and it diffuses more quickly. Ammonia therefore travels the greater distance, and the two gases meet nearer the bromine end. The rule is always "lighter means faster" - argue from $M_r$, never from how big the formula looks on paper.
Español
Diffusion: random motion, one-way flow
La difusión es la expansión de partículas desde una región donde están agrupadas hacia una región donde están dispersas — es decir, de alta concentración a baja concentración. Ocurre porque las partículas están siempre moviéndose en direcciones aleatorias.
Las partículas se difunden de alta a baja concentración hasta distribuirse uniformemente
La difusión explica por qué puedes oler comida desde el otro lado de una habitación: las partículas del olor se mueven y se mezclan con el aire hasta llegar a tu nariz. La difusión ocurre en gases y líquidos, pero no en sólidos, porque las partículas sólidas no pueden moverse de un lugar a otro.
Velocidad de difusión y masa molecular
Las partículas de gas más ligeras se mueven más rápido que las más pesadas a la misma temperatura. Por lo tanto, un gas con una masa molecular relativa menor (una masa menor para cada molécula) tiene una velocidad de difusión más rápida.
Un experimento clásico lo demuestra. Algodón empapado en amoníaco ($\text{NH}_3$) se coloca en un extremo de un tubo largo de vidrio. Algodón empapado en cloruro de hidrógeno ($\text{HCl}$) se coloca en el otro extremo. Ambos gases se difunden a lo largo del tubo y se encuentran para formar un anillo blanco de cloruro de amonio ($\text{NH}_4\text{Cl}$).
El amoníaco tiene $M_r = 17$ y el cloruro de hidrógeno tiene $M_r = 36.5$. El amoníaco es más ligero, por lo que se difunde más rápido y recorre una mayor distancia a lo largo del tubo. El anillo blanco se forma más cerca del extremo del cloruro de hidrógeno.
El amoníaco ($M_r=17$) es más ligero, por lo que se difunde más rápido y más lejos; el anillo blanco se forma más cerca del extremo del HCl
Ejemplo resuelto. El bromo ($M_r = 160$) y el amoníaco ($M_r = 17$) se liberan simultáneamente en extremos opuestos de un tubo largo. ¿Cuál viaja más lejos antes de encontrarse? Compara las masas moleculares relativas. El $M_r$ del amoníaco es mucho menor, por lo que sus moléculas se mueven más rápido a la misma temperatura y se difunden más rápidamente. Por lo tanto, el amoníaco viaja una mayor distancia, y los dos gases se encuentran más cerca del extremo del bromo. La regla es siempre "más ligero significa más rápido" — argumenta basándote en el $M_r$, nunca en el tamaño de la fórmula en papel.
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Difusión
Lanza la nube y las partículas se expanden solas desde la esquina congestionada hasta llenar uniformemente la caja: difusión, acelerada por el calor.
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Difusión
Establezca la concentración en cada lado. Las partículas se dispersan de alto a bajo hasta mezclarse uniformemente.
During melting and boiling the temperature stays constant (the flat parts of a heating curve), because the energy breaks the forces between particles instead of making them move faster.
Evaporation happens only at the surface and at any temperature; boiling happens throughout the liquid at one fixed temperature.
Explain gas behaviour with the particle theory: heating a gas at fixed volume raises the pressure because the particles hit the walls harder and more often — the particles themselves do not get bigger.
Diffusion is faster for lighter particles (smaller $M_r$) and cannot happen in solids. In the ammonia/hydrogen chloride tube the lighter ammonia travels further, so the white ring forms nearer the HCl end.
Español
Durante la fusión y la ebullición, la temperatura se mantiene constante (las partes planas de una curva de calentamiento), porque la energía rompe las fuerzas entre las partículas en lugar de hacer que se muevan más rápido.
La evaporación ocurre solo en la superficie y a cualquier temperatura; la ebullición ocurre en toda la masa líquida a una temperatura fija.
Explica el comportamiento de los gases con la teoría de las partículas: calentar un gas a volumen fijo aumenta la presión porque las partículas golpean las paredes con más fuerza y con mayor frecuencia — las propias partículas no se hacen más grandes.
La difusión es más rápida para partículas más ligeras (menor $M_r$) y no puede ocurrir en sólidos. En el tubo de amoníaco/cloruro de hidrógeno, el amoníaco más ligero viaja más lejos, por lo que el anillo blanco se forma más cerca del extremo del HCl.
Elements, compounds and mixtures · Elementos, compuestos y mezclas
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe the differences between elements, compounds and mixtures
Español
Central
Complementario
1 Describir las diferencias entre elementos, compuestos y mezclas
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
All substances are made from about 100 simple building blocks. Knowing how they are joined lets you sort every substance into one of three groups.
An element 元素 is a substance made of only one type of atom 原子. You cannot break it into anything simpler by a chemical reaction. Examples: copper, oxygen, carbon.
A compound 化合物 is two or more elements chemically joined (bonded) together. The atoms are joined in a fixed ratio. Examples: water, carbon dioxide. A compound has different properties from the elements in it.
A mixture 混合物 is two or more substances that are just mixed, not chemically joined. The parts keep their own properties and can be separated by physical methods. Example: air.
The key difference: in a compound the elements are bonded and can only be separated by chemical reactions; in a mixture they are not bonded and are easy to separate.
Español
Un elemento puro (vanadio): los elementos son las sustancias más simples.
Todas las sustancias están formadas por unos 100 bloques de construcción simples. Conocer cómo se unen permite clasificar cada sustancia en uno de tres grupos.
Un elemento 元素 es una sustancia formada por un solo tipo de átomo 原子. No se puede descomponer en nada más simple mediante una reacción química. Ejemplos: cobre, oxígeno, carbono.
Un compuesto 化合物 está formado por dos o más elementos unidos químicamente (enlazados) entre sí. Los átomos se unen en una proporción fija. Ejemplos: agua, dióxido de carbono. Un compuesto tiene propiedades diferentes a las de los elementos que lo componen.
Una mezcla 混合物 es la combinación de dos o más sustancias que simplemente se mezclan, sin estar unidas químicamente. Las partes conservan sus propias propiedades y pueden separarse mediante métodos físicos. Ejemplo: el aire.
La diferencia clave: en un compuesto, los elementos están enlazados y solo pueden separarse mediante reacciones químicas; en una mezcla, no están enlazados y son fáciles de separar.
Un elemento tiene un tipo de átomo; un compuesto tiene diferentes átomos unidos en una proporción fija; una mezcla no tiene uniones químicas
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Laboratorio de elementos, compuestos y mezclas
Clasificar ejemplos cotidianos de partículas según su composición.
1 Describe the structure of the atom as a central nucleus containing neutrons and protons surrounded by electrons in shells
2 State the relative charges and relative masses of a proton, a neutron and an electron
3 Define proton number/atomic number as the number of protons in the nucleus of an atom
4 Define mass number/nucleon number as the total number of protons and neutrons in the nucleus of an atom
5 Determine the electronic configuration of elements and their ions with proton number 1 to 20, e.g. 2,8,3
6 State that: (a) Group VIII noble gases have a full outer electron shell (b) the number of outer shell electrons is equal to the group number in Groups I to VII (c) the number of occupied electron shells is equal to the period number
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describa la estructura del átomo como un núcleo central que contiene neutrones y protones, rodeado de electrones en capas
2 Indique las cargas relativas y las masas relativas de un protón, un neutrón y un electrón
3 Defina el número atómico/protónico como el número de protones en el núcleo de un átomo
4 Defina el número másico/número de nucleones como el número total de protones y neutrones en el núcleo de un átomo
5 Determine la configuración electrónica de los elementos y sus iones con número atómico de 1 a 20, p. ej., 2,8,3
6 Enuncie que: (a) los gases nobles del Grupo VIII tienen una capa externa de electrones completa; (b) el número de electrones en la capa externa es igual al número de grupo en los Grupos I a VII; (c) el número de capas de electrones ocupadas es igual al número de periodo
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Inside the atom
Every atom has a small, dense centre called the nucleus 原子核. Around it, electrons 电子 move in shells 电子层 (energy levels). The nucleus contains two kinds of particle: protons 质子 and neutrons 中子.
Each particle has a relative mass and a relative charge 电荷. You must learn these values:
Particle
Relative mass
Relative charge
proton
1
$+1$
neutron
1
$0$
electron
$\frac{1}{1840}$ (almost 0)
$-1$
An atom has no overall charge because it has equal numbers of protons ($+1$ each) and electrons ($-1$ each).
Proton number and mass number
Two numbers describe an atom:
The proton number 质子数 (also called the atomic number 原子序数) is the number of protons in the nucleus. It tells you which element the atom is.
The mass number 质量数 (also called the nucleon number 核子数) is the total number of protons and neutrons in the nucleus.
So the number of neutrons $=$ mass number $-$ proton number.
Electronic configuration
The electrons fill the shells from the inside out. The first shell holds up to 2 electrons; the next shells hold up to 8 each (for the first 20 elements). The electronic configuration 电子排布 lists how many electrons are in each shell, starting from the inside.
For example, an atom with 13 electrons has the configuration $2,8,3$. Sodium (proton number 11) is $2,8,1$. Calcium (proton number 20) is $2,8,8,2$.
The configuration links to the Periodic Table 周期表:
A Group 族 number (Groups I to VII) equals the number of electrons in the outer shell. So $2,8,1$ is in Group I.
A Period 周期 number equals the number of shells that hold electrons. So $2,8,1$ has three shells, so it is in Period 3.
The noble gases 稀有气体 in Group VIII (or 0) have a full outer shell, which makes them very unreactive.
Español
Dentro del átomo
Cada átomo tiene un centro pequeño y denso llamado núcleo 原子核. A su alrededor, los electrones 电子 se mueven en capas 电子层 (niveles de energía). El núcleo contiene dos tipos de partículas: protones 质子 y neutrones 中子.
Un átomo tiene un núcleo pequeño de protones y neutrones, con electrones en capas a su alrededor
Cada partícula tiene una masa relativa y una carga relativa. Debes aprender estos valores:
Partícula
Masa relativa
Carga relativa
protón
1
$+1$
neutrón
1
$0$
electrón
$\frac{1}{1840}$ (casi 0)
$-1$
Un átomo no tiene carga neta porque tiene un número igual de protones ($+1$ cada uno) y electrones ($-1$ cada uno).
Número de protones y número másico
Dos números describen un átomo:
El número de protones (también llamado número atómico) es el número de protones en el núcleo. Te indica qué elemento es el átomo.
El número másico (también llamado número de nucleones) es el número total de protones y neutrones en el núcleo.
Por lo tanto, el número de neutrones $=$ número másico $-$ número atómico.
Configuración electrónica
Los electrones ocupan las capas desde el interior hacia el exterior. La primera capa contiene hasta 2 electrones; las siguientes capas contienen hasta 8 cada una (para los primeros 20 elementos). La configuración electrónica 电子排布 indica cuántos electrones hay en cada capa, comenzando desde la interna.
Por ejemplo, un átomo con 13 electrones tiene la configuración $2,8,3$. El sodio (número atómico 11) es $2,8,1$. El calcio (número atómico 20) es $2,8,8,2$.
La configuración se relaciona con la Tabla Periódica 周期表:
Un número de Grupo 族 (Grupos I a VII) equivale al número de electrones en la capa externa. Por lo tanto, $2,8,1$ está en el Grupo I.
Un número de Período 周期 equivale al número de capas que contienen electrones. Por lo tanto, $2,8,1$ tiene tres capas, por lo que está en el Período 3.
Los gases nobles 稀有气体 del Grupo VIII (o 0) tienen una capa externa completa, lo que los hace muy poco reactivos.
La configuración del sodio 2,8,1 se relaciona con la Tabla Periódica: un electrón exterior significa Grupo I, tres capas significan Período 3
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Capas electrónicas
Cambie el número atómico y observe cómo se llenan las capas (2, 8, 8) — la disposición electrónica de los primeros 20 elementos.
1 Define isotopes as different atoms of the same element that have the same number of protons but different numbers of neutrons
3 State that isotopes of the same element have the same chemical properties because they have the same number of electrons and therefore the same electronic configuration
2 Interpret and use symbols for atoms, e.g. $^{12}_{6}\text{C}$, and ions, e.g. $^{35}_{17}\text{Cl}^-$
4 Calculate the relative atomic mass of an element from the relative masses and abundances of its isotopes
Español
Fundamental
Complementario
1 Definir isótopos como átomos diferentes del mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones
3 Indicar que los isótopos del mismo elemento poseen las mismas propiedades químicas porque tienen el mismo número de electrones y, por tanto, la misma configuración electrónica
2 Interpretar y utilizar los símbolos para átomos, p. ej., $^{12}_{6}\text{C}$, e iones, p. ej., $^{35}_{17}\text{Cl}^-$
4 Calcular la masa atómica relativa de un elemento a partir de las masas relativas y las abundancias de sus isótopos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Isotopes 同位素 are atoms of the same element that have the same number of protons but different numbers of neutrons. Because the proton number is the same, they are the same element. Because the neutron number is different, they have different mass numbers.
You write an atom with its mass number on top and proton number below, like $^{12}_{6}\text{C}$. For an ion you add the charge, like $^{35}_{17}\text{Cl}^{-}$.
Isotopes of an element have the same chemical properties. This is because chemical reactions only involve electrons, and isotopes have the same number of electrons and the same electronic configuration. (The extra neutrons change only the mass.)
Calculating relative atomic mass
The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element is the average mass of its atoms, taking into account how common each isotope is. The abundance 丰度 is the percentage of each isotope.
Worked example. Boron has two isotopes, $^{10}\text{B}$ and $^{11}\text{B}$, and its $A_r$ is 10.8. Find the percentage of each. Let the abundance of $^{11}\text{B}$ be $x$, so the abundance of $^{10}\text{B}$ is $(100 - x)$. Then
$$\frac{11x + 10(100 - x)}{100} = 10.8$$
so $11x + 1000 - 10x = 1080$, giving $x = 80$. Boron is 80%$^{11}\text{B}$ and 20%$^{10}\text{B}$. Check it against common sense: 10.8 lies closer to 11, so the heavier isotope must be the more common one. If your answer gives the majority to the isotope further from $A_r$, you have them the wrong way round.
Español
Isótopos 同位素 son átomos del mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. Debido a que el número de protones es el mismo, son el mismo elemento. Debido a que el número de neutrones es diferente, tienen diferentes números másicos.
Se escribe un átomo con su número másico arriba y su número atómico (número de protones) abajo, como $^{12}_{6}\text{C}$. Para un ion, se añade la carga, como $^{35}_{17}\text{Cl}^{-}$.
Los isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas. Esto se debe a que las reacciones químicas solo involucran electrones, y los isótopos tienen el mismo número de electrones y la misma configuración electrónica. (Los neutrones adicionales solo cambian la masa).
Cálculo de la masa atómica relativa
La masa atómica relativa 相对原子质量 ($A_r$) de un elemento es la masa promedio de sus átomos, teniendo en cuenta qué tan común es cada isótopo. La abundancia 丰度 es el porcentaje de cada isótopo.
La masa atómica relativa es un promedio ponderado: el cloro está compuesto por un 75 % de Cl-35 y un 25 % de Cl-37, por lo que A_r es 35.5
Ejemplo resuelto. El boro tiene dos isótopos, $^{10}\text{B}$ y $^{11}\text{B}$, y su $A_r$ es 10.8. Encuentre el porcentaje de cada uno. Sea la abundancia de $^{11}\text{B}$ igual a $x$, entonces la abundancia de $^{10}\text{B}$ es $(100 - x)$. Entonces
$$\frac{11x + 10(100 - x)}{100} = 10.8$$
por lo tanto $11x + 1000 - 10x = 1080$, dando como resultado $x = 80$. El boro es 80%$^{11}\text{B}$ y 20%$^{10}\text{B}$. Compruébalo con el sentido común: 10.8 está más cerca de 11, por lo que el isótopo más pesado debe ser el más común. Si tu respuesta asigna la mayoría al isótopo más alejado de $A_r$, los tienes invertidos.
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Protones, neutrones e isótopos
Cambia los neutrones para hacer isótopos (mismo elemento, diferente número másico); cambia los electrones para hacer iones.
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Laboratorio de isótopos
Clasifica hechos sobre isótopos según el número de protones, neutrones y número másico.
1 Describe the formation of positive ions, known as cations, and negative ions, known as anions
5 Describe the giant lattice structure of ionic compounds as a regular arrangement of alternating positive and negative ions
2 State that an ionic bond is a strong electrostatic attraction between oppositely charged ions
6 Describe the formation of ionic bonds between ions of metallic and non-metallic elements, including the use of dot-and-cross diagrams
3 Describe the formation of ionic bonds between elements from Group I and Group VII, including the use of dot-and-cross diagrams
7 Explain in terms of structure and bonding the properties of ionic compounds: (a) high melting points and boiling points (b) good electrical conductivity when aqueous or molten and poor when solid
4 Describe the properties of ionic compounds: (a) high melting points and boiling points (b) good electrical conductivity when aqueous or molten and poor when solid
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir la formación de iones positivos, conocidos como cationes, e iones negativos, conocidos como aniones
5 Describir la estructura reticular gigante de los compuestos iónicos como una disposición regular de iones positivos y negativos alternados
2 Indicar que un enlace iónico es una fuerte atracción electrostática entre ones de carga opuesta
6 Describir la formación de enlaces iónicos entre iones de elementos metálicos y no metálicos, incluido el uso de diagramas de puntos y cruces
3 Describir la formación de enlaces iónicos entre elementos del Grupo I y del Grupo VII, incluido el uso de diagramas de puntos y cruces
7 Explicar, en términos de estructura y enlace, las propiedades de los compuestos iónicos: (a) altos puntos de fusión y ebullición (b) buena conductividad eléctrica cuando están en disolución acuosa o fundidos, y baja cuando están sólidos
4 Describir las propiedades de los compuestos iónicos: (a) altos puntos de fusión y ebullición (b) buena conductividad eléctrica cuando están en disolución acuosa o fundidos, y baja cuando están sólidos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Ionic bonding: electron transfer
An ion 离子 is an atom (or group of atoms) that has lost or gained electrons, so it has an electric charge.
A metal atom loses electrons to form a positive ion, called a cation 阳离子.
A non-metal atom gains electrons to form a negative ion, called an anion 阴离子.
Atoms do this to get a full outer shell, like a noble gas.
How an ionic bond forms
An ionic bond 离子键 is a strong electrostatic attraction 静电引力 between oppositely charged ions (a $+$ ion and a $-$ ion pull together).
Ionic bonds form between a metal 金属 and a non-metal 非金属. Take sodium chloride, $\text{NaCl}$. Sodium ($2,8,1$) gives its one outer electron to chlorine ($2,8,7$). Now sodium is $\text{Na}^{+}$ ($2,8$) and chlorine is $\text{Cl}^{-}$ ($2,8,8$). Both have full outer shells, and the opposite charges attract.
You can show this with a dot-and-cross diagram: draw each atom's outer-shell electrons as dots for one element and crosses for the other, then show the electron moving from the metal to the non-metal.
The structure and properties of ionic compounds
An ionic compound 离子化合物 is not made of separate molecules 分子. The ions pack together into a giant lattice 晶格 — a regular pattern of huge numbers of alternating 交替 positive and negative ions.
This structure explains the properties:
Property
Reason
high melting point 熔点 and boiling point 沸点
the strong electrostatic attraction between ions needs a lot of energy to break
poor electrical conductivity 导电性 when solid
the ions are fixed in place and cannot move
good conductor when molten 熔融 or aqueous 水溶液
the ions are now free to move and carry charge
Español
Enlace iónico: transferencia de electrones
Un ion 离子 es un átomo (o grupo de átomos) que ha perdido o ganado electrones, por lo que tiene una carga eléctrica.
Un átomo metálico pierde electrones para formar un ion positivo, llamado catión 阳离子.
Un átomo no metálico gana electrones para formar un ion negativo, llamado anión 阴离子.
Los átomos hacen esto para tener una capa externa completa, como un gas noble.
Cómo se forma un enlace iónico
Un enlace iónico es una fuerte atracción electrostática entre iones de carga opuesta (un ion $+$ y un ion $-$ se atraen).
Los enlaces iónicos se forman entre un metal 金属 y un no metal 非金属. Tomemos el cloruro de sodio, $\text{NaCl}$. El sodio ($2,8,1$) cede su único electrón externo al cloro ($2,8,7$). Ahora el sodio es $\text{Na}^{+}$ ($2,8$) y el cloro es $\text{Cl}^{-}$ ($2,8,8$). Ambos tienen capas externas completas y las cargas opuestas se atraen.
Puedes representar esto con un diagrama de puntos y cruces: dibuja los electrones de la capa externa de cada átomo como puntos para un elemento y cruces para el otro, luego muestra el movimiento del electrón desde el metal hacia el no metal.
El sodio cede su electrón externo al cloro; ambos alcanzan capas externas completas y las cargas opuestas se atraen (el electrón azul provenía del sodio)
Estructura y propiedades de los compuestos iónicos
Un compuesto iónico 离子化合物 no está formado por moléculas 分子 separadas. Los iones se empaquetan en una red gigante 晶格 —un patrón regular de inmensas cantidades de iones positivos y negativos alternados 交替.
Los iones se empaquetan en una red gigante: un patrón regular y repetitivo de iones positivos y negativos alternadosUn cristal de halita: la forma cúbica del cloruro de sodio es la red iónica en su interior, lo suficientemente grande como para verla
Esta estructura explica sus propiedades:
Propiedad
Causa
alto punto de fusión 熔点 y punto de ebullición 沸点
la fuerte atracción electrostática entre los iones requiere mucha energía para romperse
baja conductividad eléctrica 导电性 cuando es sólido
los iones están fijos en su lugar y no pueden moverse
buen conductor cuando está fundido 熔融 o en disolución acuosa 水溶液
los iones ahora están libres para moverse y transportar carga
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Formación de un enlace iónico (NaCl)
Paso a paso. Un metal cede su electrón externo a un no metal; los iones con carga opuesta se atraen y se empaquetan en una red cristalina gigante.
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Enlace iónico (transferencia de electrones)
Paso a paso: el metal cede su(s) electrón(es) externo(s) al no metal, ambos alcanzan capas completas, y los iones + y − resultantes se atraen — un enlace iónico.
Simple molecules and covalent bonds · Moléculas simples y enlaces covalentes
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State that a covalent bond is formed when a pair of electrons is shared between two atoms leading to noble gas electronic configurations
2 Describe the formation of covalent bonds in simple molecules, including $\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$ and $\text{HCl}$. Use dot-and-cross diagrams to show the electronic configurations in these and similar molecules
4 Describe the formation of covalent bonds in simple molecules, including $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ and $\text{N}_2$. Use dot-and-cross diagrams to show the electronic configurations in these and similar molecules
3 Describe in terms of structure and bonding the properties of simple molecular compounds: (a) low melting points and boiling points (b) poor electrical conductivity
5 Explain in terms of structure and bonding the properties of simple molecular compounds: (a) low melting points and boiling points in terms of weak intermolecular forces (specific types of intermolecular forces are not required) (b) poor electrical conductivity
Español
Núcleo
Suplemento
1 Indique que un enlace covalente se forma cuando un par de electrones es compartido entre dos átomos, dando lugar a configuraciones electrónicas de gases nobles
2 Describa la formación de enlaces covalentes en moléculas simples, incluyendo $\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$ y $\text{HCl}$. Utilice diagramas de puntos y cruces para mostrar las configuraciones electrónicas en estas y moléculas similares
4 Describa la formación de enlaces covalentes en moléculas simples, incluyendo $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ y $\text{N}_2$. Utilice diagramas de puntos y cruces para mostrar las configuraciones electrónicas en estas y moléculas similares
3 Describa, en términos de estructura y enlace, las propiedades de los compuestos moleculares simples: (a) bajos puntos de fusión y ebullición (b) baja conductividad eléctrica
5 Explique, en términos de estructura y enlace, las propiedades de los compuestos moleculares simples: (a) bajos puntos de fusión y ebullición en términos de fuerzas intermoleculares débiles (no se requieren tipos específicos de fuerzas intermoleculares) (b) baja conductividad eléctrica
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Covalent bonding: a shared pair
A covalent bond 共价键 forms when two atoms share a pair of electrons. By sharing, each atom gets a full outer shell (a noble gas configuration). Covalent bonds form between non-metal atoms.
Some molecules to know:
$\text{H}_2$ — two hydrogen atoms share one pair of electrons (a single bond).
$\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$ — one shared pair each.
$\text{H}_2\text{O}$ — oxygen shares one pair with each of two hydrogen atoms.
$\text{NH}_3$ — nitrogen shares a pair with each of three hydrogen atoms.
$\text{CH}_4$ — carbon shares a pair with each of four hydrogen atoms.
$\text{O}_2$ and $\text{CO}_2$ have double bonds (two shared pairs); $\text{N}_2$ has a triple bond (three shared pairs); $\text{C}_2\text{H}_4$ and $\text{CH}_3\text{OH}$ also use shared pairs.
In a dot-and-cross diagram for a molecule, you draw the outer electrons of each atom and show which pairs are shared in the overlap between the atoms.
Properties of simple molecular compounds
These substances are made of small, separate molecules.
They have low melting points and boiling points. The covalent bonds inside each molecule are strong, but the intermolecular forces 分子间作用力 (the forces between one molecule and the next) are weak, so little energy is needed to separate the molecules.
They are poor conductors of electricity, because the molecules have no overall charge and no free electrons or ions to carry charge.
Español
Enlace covalente: un par compartidoUn modelo de una molécula de agua: los átomos comparten electrones mediante enlaces covalentes.
Un enlace covalente 共价键 se forma cuando dos átomos comparten un par de electrones. Al compartir, cada átomo obtiene una capa externa completa (configuración de gas noble). Los enlaces covalentes se forman entre átomos no metálicos.
Algunas moléculas que debes conocer:
$\text{H}_2$ — dos átomos de hidrógeno comparten un par de electrones (un enlace simple).
$\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$ — cada uno comparte un par.
$\text{H}_2\text{O}$ — el oxígeno comparte un par con cada uno de dos átomos de hidrógeno.
$\text{NH}_3$ — el nitrógeno comparte un par con cada uno de tres átomos de hidrógeno.
$\text{CH}_4$ — el carbono comparte un par con cada uno de cuatro átomos de hidrógeno.
$\text{O}_2$ y $\text{CO}_2$ tienen enlaces dobles (dos pares compartidos); $\text{N}_2$ tiene un enlace triple (tres pares compartidos); $\text{C}_2\text{H}_4$ y $\text{CH}_3\text{OH}$ también utilizan pares compartidos.
En un diagrama de puntos y cruces para una molécula, dibujas los electrones externos de cada átomo y muestras qué pares están compartidos en la superposición entre los átomos.
En un enlace covalente, los átomos comparten pares de electrones para alcanzar una capa externa completa
Propiedades de los compuestos moleculares simples
Estas sustancias están formadas por moléculas pequeñas y separadas.
Tienen puntos de fusión y ebullición bajos. Los enlaces covalentes dentro de cada molécula son fuertes, pero las fuerzas intermoleculares 分子间作用力 (las fuerzas entre una molécula y la siguiente) son débiles, por lo que se necesita poca energía para separar las moléculas.
Son malos conductores de electricidad, porque las moléculas no tienen carga neta ni electrones libres ni iones para transportar carga.
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Por qué una molécula tiene su forma
Los pares de electrones compartidos se repelen entre sí y se separan tanto como pueden. Cuatro pares de enlace y sin pares libres dan una forma tetraédrica, como el metano (CH4).
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Enlace covalente (compartido)
Paso a paso: dos átomos no metálicos se superponen y comparten un par de electrones —contando para ambos—, de modo que cada uno alcanza una capa externa completa. Ese par compartido es el enlace covalente; O₂ comparte dos pares (un doble enlace).
1 Describe the giant covalent structures of graphite and diamond
3 Describe the giant covalent structure of silicon(IV) oxide, $\text{SiO}_2$
2 Relate the structures and bonding of graphite and diamond to their uses, limited to: (a) graphite as a lubricant and as an electrode (b) diamond in cutting tools
4 Describe the similarity in properties between diamond and silicon(IV) oxide, related to their structures
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir las estructuras covalentes gigantes del grafito y el diamante
3 Describir la estructura covalente gigante del óxido de silicio(IV), $\text{SiO}_2$
2 Relacionar las estructuras y el enlace del grafito y el diamante con sus usos, limitados a: (a) el grafito como lubricante y como electrodo (b) el diamante en herramientas de corte
4 Describir la similitud en las propiedades entre el diamante y el óxido de silicio(IV), relacionadas con sus estructuras
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Some covalent substances are not small molecules. Instead, millions of atoms are joined by covalent bonds into one giant covalent structure 巨型共价结构. The two you must know are both forms of carbon.
Diamond 金刚石: each carbon atom is bonded to four other carbon atoms. This makes a very strong, rigid 3-D network. Diamond is extremely hard, so it is used in cutting tools 切割工具.
Graphite 石墨: each carbon atom is bonded to only three others, forming flat layers 层. There are weak forces between the layers, so the layers can slide over each other — this makes graphite a good lubricant 润滑剂. The fourth outer electron of each carbon is free; these delocalised electrons 离域电子 can move, so graphite conducts electricity and is used as an electrode 电极.
Silicon(IV) oxide 二氧化硅 ($\text{SiO}_2$) has a giant covalent structure like diamond, so it is also very hard and has a very high melting point.
Español
Algunas sustancias covalentes no son moléculas pequeñas. En cambio, millones de átomos están unidos mediante enlaces covalentes en una sola estructura covalente gigante 巨型共价结构. Las dos que debes conocer son ambas formas del carbono.
Diamante 金刚石: cada átomo de carbono está enlazado a otros cuatro átomos de carbono. Esto forma una red muy fuerte y rígida 3-D. El diamante es extremadamente duro, por lo que se utiliza en herramientas de corte 切割工具.
Grafito 石墨: cada átomo de carbono está unido solo a otros tres, formando capas planas 层. Hay fuerzas débiles entre las capas, por lo que estas pueden deslizarse unas sobre otras; esto hace que el grafito sea un buen lubricante 润滑剂. El cuarto electrón externo de cada átomo de carbono es libre; estos electrones deslocalizados 离域电子 pueden moverse, por lo que el grafito conduce electricidad y se usa como electrodo 电极.
El diamante une cada carbono a otros cuatro (duro); el grafito forma capas planas con fuerzas débiles entre ellas (resbaladizo)Grafito natural: esas fuerzas débiles entre las capas son la razón por la que la muestra se desprende en escamas y por la que marca el papel
Óxido de silicio(IV) 二氧化硅 ($\text{SiO}_2$) tiene una estructura covalente gigante similar al diamante, por lo que también es muy duro y tiene un punto de fusión muy alto.
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Laboratorio de estructuras covalentes gigantes
Comparar estructuras covalentes gigantes según sus enlaces y propiedades.
1 Describe metallic bonding as the electrostatic attraction between the positive ions in a giant metallic lattice and a ‘sea’ of delocalised electrons
2 Explain in terms of structure and bonding the properties of metals: (a) good electrical conductivity (b) malleability and ductility
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir el enlace metálico como la atracción electrostática entre los iones positivos en una red metálica gigante y un “mar” de electrones deslocalizados
2 Explicar, en términos de estructura y enlace, las propiedades de los metales: (a) buena conductividad eléctrica (b) maleabilidad y ductilidad
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
A metal is a giant structure of positive ions surrounded by a 'sea' of delocalised electrons that are free to move through the whole metal. Metallic bonding 金属键 is the strong electrostatic attraction between these positive ions and the sea of electrons.
This explains two key properties of metals:
Good electrical conductivity: the delocalised electrons are free to move and carry charge through the metal.
Malleability 展性 (can be hammered into sheets) and ductility 延性 (can be pulled into wires): the layers of positive ions can slide over each other without breaking the metallic bond, so the metal changes shape instead of shattering.
Español
Un metal es una estructura gigante de iones positivos rodeados por un 'mar' de electrones deslocalizados que están libres para moverse por todo el metal. El enlace metálico 金属键 es la fuerte atracción electrostática entre estos iones positivos y el mar de electrones.
Un metal son iones positivos en un 'mar' de electrones deslocalizados que están libres para moverse y transportar carga
Esto explica dos propiedades clave de los metales:
Buena conductividad eléctrica: los electrones deslocalizados están libres para moverse y transportar carga a través del metal.
Maleabilidad 展性 (se puede martillar hasta formar láminas) y ductilidad 延性 (se puede estirar hasta formar hilos): las capas de iones positivos pueden deslizarse unas sobre otras sin romper el enlace metálico, por lo que el metal cambia de forma en lugar de astillarse.
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Dentro de un metal — y por qué se comporta así
Paso a paso. Los iones positivos se encuentran en un mar compartido de electrones deslocalizados; esa sola imagen explica la conducción y por qué los metales se doblan en lugar de romperse.
Number of neutrons = mass number − proton number. The proton number is what decides which element an atom is.
Isotopes have the same chemical properties because reactions involve only electrons, and isotopes share the same electron configuration; only the mass differs.
Match structure to properties: ionic = giant lattice (high melting point; conducts only when molten or aqueous); simple molecular = weak forces between molecules (low melting point; no conduction); giant covalent = very hard, very high melting point.
Graphite conducts and is slippery (one free electron per carbon; layers slide); diamond does neither (all four electrons bonded, so hard and non-conducting). Metals conduct and bend thanks to the sea of delocalised electrons.
For relative atomic mass, take the weighted average: $A_r = \dfrac{\sum(\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$.
Español
Número de neutrones = número másico − número atómico. El número atómico es lo que determina de qué elemento es un átomo.
Los isótopos tienen las mismas propiedades químicas porque las reacciones involucran solo electrones, y los isótopos comparten la misma configuración electrónica; solo difiere la masa.
Relaciona estructura con propiedades: iónico = red gigante (alto punto de fusión; solo conduce cuando está fundido o en disolución acuosa); molecular simple = fuerzas débiles entre moléculas (punto de fusión bajo; no conduce); covalente gigante = muy duro, punto de fusión muy alto.
El grafito conduce y es resbaladizo (un electrón libre por carbono; capas deslizables); el diamante no hace ninguna de las dos cosas (los cuatro electrones están unidos, por lo que es duro y no conductor). Los metales conducen y se doblan gracias al mar de electrones deslocalizados.
Para la masa atómica relativa, toma el promedio ponderado: $A_r = \dfrac{\sum(\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$.
Stoichiometry 化学计量 is the study of the amounts of substances in a reaction — how much reacts and how much is made. This topic is mostly about counting atoms and doing calculations.
Español
Stoichiometry 化学计量 es el estudio de las cantidades de sustancias en una reacción: cuánto reacciona y cuánto se produce. Este tema trata principalmente de contar átomos y realizar cálculos.
3.1
Chemical formulae · Fórmulas químicas
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State the formulae of the elements and compounds named in the subject content
2 Define the molecular formula of a compound as the number and type of different atoms in one molecule
5 Define the empirical formula of a compound as the simplest whole number ratio of the different atoms or ions in a compound
3 Deduce the formula of a simple compound from the relative numbers of atoms present in a model or a diagrammatic representation
6 Deduce the formula of an ionic compound from the relative numbers of the ions present in a model or a diagrammatic representation or from the charges on the ions
4 Construct word equations and symbol equations to show how reactants form products, including state symbols
7 Construct symbol equations with state symbols, including ionic equations
8 Deduce the symbol equation with state symbols for a chemical reaction, given relevant information
Español
Núcleo
Complemento
1 Enunciar las fórmulas de los elementos y compuestos mencionados en el contenido del programa
2 Definir la fórmula molecular de un compuesto como el número y tipo de átomos diferentes que hay en una molécula
5 Definir la fórmula empírica de un compuesto como la proporción más simple de números enteros de los diferentes átomos o iones presentes en un compuesto
3 Deducir la fórmula de un compuesto simple a partir de los números relativos de átomos presentes en un modelo o en una representación diagramática
6 Deducir la fórmula de un compuesto iónico a partir de los números relativos de los iones presentes en un modelo o en una representación diagramática, o a partir de las cargas de los iones
4 Construir ecuaciones con palabras y ecuaciones simbólicas para mostrar cómo los reactivos forman productos, incluyendo los símbolos de estado
7 Construir ecuaciones simbólicas con símbolos de estado, incluidas las ecuaciones iónicas
8 Deducir la ecuación simbólica con símbolos de estado para una reacción química, dada la información pertinente
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
A formula 化学式 shows which atoms 原子 are in a substance, and how many of each. There are two kinds of formula you must know.
The molecular formula 分子式 is the actual number of each atom in one molecule 分子. For glucose it is $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
The empirical formula 实验式 is the simplest whole-number ratio 比例 of the atoms or ions 离子 in a compound 化合物. For glucose it is $\text{CH}_2\text{O}$.
Working out a formula
If you are given a model or diagram, just count the atoms of each element and write them as a formula.
For an ionic compound 离子化合物 you can work out the formula from the charges on the ions. The total positive charge must balance the total negative charge, because the compound has no overall charge. Some common ions:
For example, $\text{Na}^{+}$ and $\text{O}^{2-}$: you need two $\text{Na}^{+}$ to balance one $\text{O}^{2-}$, so the formula is $\text{Na}_2\text{O}$.
Español
Una fórmula 化学式 muestra qué átomos 原子 hay en una sustancia y cuántos hay de cada uno. Hay dos tipos de fórmulas que debes conocer.
La fórmula molecular 分子式 es el número real de cada átomo en una molécula 分子. Para la glucosa, es $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
La fórmula empírica 实验式 es la proporción más simple de números enteros de los átomos 原子 o los iones 离子 en un compuesto 化合物. Para la glucosa, es $\text{CH}_2\text{O}$.
Determinar una fórmula
Si te dan un modelo o diagrama, simplemente cuenta los átomos de cada elemento y escríbelos como una fórmula.
Para un compuesto iónico 离子化合物, puedes deducir la fórmula a partir de las cargas de los iones. La carga positiva total debe equilibrar la carga negativa total, porque el compuesto no tiene carga neta. Algunos iones comunes:
Por ejemplo, para $\text{Na}^{+}$ y $\text{O}^{2-}$: necesitas dos $\text{Na}^{+}$ para equilibrar un $\text{O}^{2-}$, por lo tanto, la fórmula es $\text{Na}_2\text{O}$.
Para un compuesto iónico, las cargas de los iones se cruzan para obtener la fórmula (aquí $\text{Al}_2\text{O}_3$)
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Ruta para escribir fórmulas
Seguir las cargas o valencias para llegar a una fórmula química neutra.
You add state symbols 状态符号 in brackets to show the physical state: $(s)$ solid, $(l)$ liquid, $(g)$ gas, and $(aq)$ for aqueous 水溶液 (dissolved in water).
An ionic equation 离子方程式 shows only the ions that actually change. Ions that are the same on both sides are spectator ions 旁观离子 and are left out. For example, when an acid reacts with an alkali:
Una ecuación con símbolos balanceada tiene el mismo número de cada átomo en ambos lados
Añades símbolos de estado 状态符号 entre paréntesis para indicar el estado físico: $(s)$ sólido, $(l)$ líquido, $(g)$ gas, y $(aq)$ para acuoso 水溶液 (disuelto en agua).
Una ecuación iónica 离子方程式 muestra solo los iones que realmente cambian. Los iones que son iguales en ambos lados son iones espectadores 旁观 ion y se omiten. Por ejemplo, cuando un ácido reacciona con una base:
Ajusta los coeficientes hasta que cada elemento tenga el mismo número de átomos en ambos lados.
3.2
Relative masses · Masas relativas
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe relative atomic mass, $A_r$, as the average mass of the isotopes of an element compared to 1/12th of the mass of an atom of $^{12}\text{C}$
2 Define relative molecular mass, $M_r$, as the sum of the relative atomic masses. Relative formula mass, $M_r$, will be used for ionic compounds
3 Calculate reacting masses in simple proportions. Calculations will not involve the mole concept
Español
Central
Complementario
1 Describir la masa atómica relativa, $A_r$, como la masa media de los isótopos de un elemento comparada con 1/12 de la masa de un átomo de $^{12}\text{C}$
2 Definir la masa molecular relativa, $M_r$, como la suma de las masas atómicas relativas. Se utilizará la masa fórmula relativa, $M_r$, para compuestos iónicos
3 Calcular las masas que reaccionan en proporciones simples. Los cálculos no involucrarán el concepto de mol
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element 元素 is the average mass 质量 of its atoms compared to $\tfrac{1}{12}$ of the mass of one $^{12}\text{C}$ atom.
The relative molecular mass 相对分子质量 ($M_r$) is the sum of the relative atomic masses of all the atoms in the molecule. For ionic compounds we use the relative formula mass 相对式量, found the same way from the formula.
You can sometimes find a reacting mass without the mole. If 24 g of magnesium makes 40 g of magnesium oxide, then 12 g of magnesium (half as much) makes 20 g of magnesium oxide.
Español
Una balanza de laboratorio mide la masa — la base de los cálculos de moles.
La masa atómica relativa 相对原子质量 ($A_r$) de un elemento 元素 es la masa promedio 质量 de sus átomos en comparación con $\tfrac{1}{12}$ de la masa de un átomo de $^{12}\text{C}$.
La masa molecular relativa 相对分子质量 ($M_r$) es la suma de las masas atómicas relativas de todos los átomos en la molécula. Para compuestos iónicos usamos la masa fórmula relativa 相对式量, que se encuentra de la misma manera a partir de la fórmula.
A veces puedes encontrar una masa reactiva sin usar el mol. Si 24 g de magnesio producen 40 g de óxido de magnesio, entonces 12 g de magnesio (la mitad) producen 20 g de óxido de magnesio.
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Laboratorio de masa fórmula
masa = moles x Mr
Cambiar el número de unidades fórmula y ver la escala de masa total.
2 State that the mole, mol, is the unit of amount of substance and that one mole contains $6.02 \times 10^{23}$ particles, e.g. atoms, ions, molecules; this number is the Avogadro constant
3 Use the relationship $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ to calculate: (a) amount of substance (b) mass (c) molar mass (d) relative atomic mass or relative molecular/formula mass (e) number of particles, using the value of the Avogadro constant
4 Use the molar gas volume, taken as $24\text{ dm}^3$ at room temperature and pressure, r.t.p., in calculations involving gases
1 State that concentration can be measured in $\text{g/dm}^3$ or $\text{mol/dm}^3$
5 Calculate stoichiometric reacting masses, limiting reactants, volumes of gases at r.t.p., volumes of solutions and concentrations of solutions expressed in $\text{g/dm}^3$ and $\text{mol/dm}^3$, including conversion between $\text{cm}^3$ and $\text{dm}^3$
6 Use experimental data from a titration to calculate the moles of solute, or the concentration or volume of a solution
7 Calculate empirical formulae and molecular formulae, given appropriate data
8 Calculate percentage yield, percentage composition by mass and percentage purity, given appropriate data
Español
Núcleo
Complemento
2 Indicar que el mol, mol, es la unidad de cantidad de sustancia y que un mol contiene $6.02 \times 10^{23}$ partículas, por ejemplo, átomos, iones, moléculas; este número es la constante de Avogadro
3 Utilizar la relación $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ para calcular: (a) cantidad de sustancia (b) masa (c) masa molar (d) masa atómica relativa o masa molecular/fórmula relativa (e) número de partículas, utilizando el valor de la constante de Avogadro
4 Utilizar el volumen molar del gas, tomado como $24\text{ dm}^3$ a temperatura y presión ambiente (r.t.p.), en cálculos que involucren gases
1 Indicar que la concentración puede medirse en $\text{g/dm}^3$ o $\text{mol/dm}^3$
5 Calcular masas reactivas estequiométricas, reactivo limitante, volúmenes de gases a r.t.p., volúmenes de disoluciones y concentraciones de disoluciones expresadas en $\text{g/dm}^3$ y $\text{mol/dm}^3$, incluyendo la conversión entre $\text{cm}^3$ y $\text{dm}^3$
6 Utilizar datos experimentales procedentes de una titulación para calcular los moles de soluto, o la concentración o el volumen de una disolución
7 Calcular fórmulas empíricas y fórmulas moleculares, dados los datos apropiados
8 Calcular el rendimiento porcentual, la composición porcentual en masa y la pureza porcentual, dados los datos apropiados
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The mole 摩尔 (symbol mol) is the unit for the amount of substance 物质的量. One mole of any substance contains $6.02 \times 10^{23}$particles 粒子 (atoms, ions or molecules). This number is the Avogadro constant 阿伏伽德罗常数.
The molar mass 摩尔质量 is the mass of one mole, in grams per mole (g/mol). Its number is the same as the $A_r$ or $M_r$. The key relationship is:
$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$
Worked example. How many moles are in 36 g of water? Molar mass of water $= 18$ g/mol.
$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$
To find the number of particles, multiply the moles by the Avogadro constant.
Volumes of gases
At room temperature and pressure (r.t.p.), one mole of any gas takes up the same volume 体积. This molar gas volume 摩尔气体体积 is $24 \text{ dm}^3$.
$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$
Worked example. What volume does $0.25$ mol of carbon dioxide occupy at r.t.p.?
The concentration 浓度 of a solution 溶液 can be given in $\text{g/dm}^3$ or in $\text{mol/dm}^3$.
$$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$
Remember to convert volume: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, so divide a volume in $\text{cm}^3$ by 1000.
Español
El mol 摩尔 (símbolo mol) es la unidad para la cantidad de sustancia 物质的量. Un mol de cualquier sustancia contiene $6.02 \times 10^{23}$partículas 粒子 (átomos, iones o moléculas). Este número es la constante de Avogadro 阿伏伽德罗常数.
La masa molar 摩尔质量 es la masa de un mol, en gramos por mol (g/mol). Su valor numérico es el mismo que el $A_r$ o el $M_r$. La relación clave es:
$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$
Ejemplo resuelto. ¿Cuántos moles hay en 36 g de agua? Masa molar del agua $= 18$ g/mol.
$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$
Para encontrar el número de partículas, multiplica los moles por la constante de Avogadro.
Volumes of gases
A temperatura y presión ambiente (r.t.p.), un mol de cualquier gas ocupa el mismo volumen 体积. Este volumen molar gaseoso 摩尔气体体积 es $24 \text{ dm}^3$.
Un mol de cualquier gas ocupa 24 decímetros cúbicos a temperatura y presión ambiente
$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$
Ejemplo resuelto. ¿Qué volumen ocupa $0.25$ mol de dióxido de carbono a r.t.p.?
Doing reaction calculations · Realización de cálculos de reacción
English
Most calculations follow the same steps: change the known amount into moles, use the balanced equation to find the moles of what you want, then change back into mass, volume or concentration.
Worked example. What mass of magnesium oxide forms when 12 g of magnesium burns completely? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)
Moles of Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. The ratio Mg : MgO is $1 : 1$, so $0.5$ mol of MgO forms. Its molar mass is $24 + 16 = 40$ g/mol, so the mass is $0.5 \times 40 = 20$ g — the same answer as the simple-proportion method above.
Limiting reactant
When two reactants are mixed, often one runs out first. This is the limiting reactant 限量反应物. It decides how much product can form; any other reactant is in excess (left over).
Worked example. 8 g of hydrogen reacts with 8 g of oxygen: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Which is the limiting reactant, and what mass of water forms? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)
Moles of $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; moles of $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. The equation needs $2\text{H}_2$ for every one $\text{O}_2$, so $0.25$ mol of $\text{O}_2$ reacts with only $0.5$ mol of $\text{H}_2$. There is far more hydrogen than that, so oxygen is the limiting reactant and the hydrogen is in excess. The oxygen makes $2 \times 0.25 = 0.5$ mol of water, so the mass is $0.5 \times 18 = 9$ g. Always work in moles, not masses — the reactant with the smaller mass is not always the one that runs out.
Titration calculation
In a titration 滴定 you measure the volume of one solution that reacts with another. From the volume and concentration you find the moles of one solute 溶质, then use the equation ratio to find the moles, concentration or volume of the other.
Worked example.$25.0 \text{ cm}^3$ of sodium hydroxide solution is exactly neutralised by $20.0 \text{ cm}^3$ of $0.10 \text{ mol/dm}^3$ hydrochloric acid. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Find the concentration of the sodium hydroxide.
Moles of HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. The ratio is $1 : 1$, so there are $0.0020$ mol of NaOH in $25.0 \text{ cm}^3$:
To find an empirical formula from masses or percentages:
Divide each element's mass (or %) by its $A_r$.
Divide all the answers by the smallest one to get the simplest ratio.
To find the molecular formula, compare the empirical formula mass with the real $M_r$ and multiply up.
Worked example. A compound contains $40\%$ calcium, $12\%$ carbon and $48\%$ oxygen by mass. Find its empirical formula. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)
Divide each percentage by its $A_r$: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. The ratio is $1 : 1 : 3$, so the empirical formula is $\text{CaCO}_3$.
Percentages
Percentage yield 产率 compares how much product you actually got with the most you could get: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
Percentage composition by mass 质量分数 of an element $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
Percentage purity 纯度$= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.
Worked example. Find the percentage by mass of nitrogen in ammonium nitrate, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)
$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. The mass of nitrogen is $2 \times 14 = 28$, so
Una titulación mide exactamente cuánto ácido reacciona con una base.
La mayoría de los cálculos siguen los mismos pasos: convierte la cantidad conocida a moles, usa la ecuación balanceada para encontrar los moles de lo que deseas, luego vuelve a convertir a masa, volumen o concentración.
Ejemplo resuelto. ¿Qué masa de óxido de magnesio se forma cuando 12 g de magnesio arden completamente? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)
Moles de Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. La proporción Mg : MgO es $1 : 1$, por lo tanto se forman $0.5$ mol de MgO. Su masa molar es $24 + 16 = 40$ g/mol, así que la masa es $0.5 \times 40 = 20$ g — la misma respuesta que el método de proporción simple anterior.
Reactivo limitante
Cuando se mezclan dos reactivos, a menudo uno se agota primero. Este es el reactivo limitante 限量反应物. Decide cuánta producto puede formarse; cualquier otro reactivo está en exceso (sobra).
B se agota primero, por lo que es el reactivo limitante y determina cuánto producto se forma; el A sobrante queda en exceso
Ejemplo resuelto. 8 g de hidrógeno reaccionan con 8 g de oxígeno: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. ¿Cuál es el reactivo limitante y qué masa de agua se forma? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)
Moles of $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; moles of $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. La ecuación necesita $2\text{H}_2$ por cada uno $\text{O}_2$, así que $0.25$ mol de $\text{O}_2$ reaccionan con solo $0.5$ mol de $\text{H}_2$. Hay mucho más hidrógeno que eso, así que el oxígeno es el reactivo limitante y el hidrógeno está en exceso. El oxígeno produce $2 \times 0.25 = 0.5$ mol de agua, así que la masa es $0.5 \times 18 = 9$ g. Siempre trabaje en moles, no en masas — el reactivo con menor masa no siempre es el que se agota.
Cálculo de titulación
En una titulación 滴定, se mide el volumen de una solución que reacciona con otra. A partir del volumen y la concentración, se calculan los moles de un soluto 溶质, y luego se usa la proporción estequiométrica de la ecuación para encontrar los moles, la concentración o el volumen de la otra sustancia.
Ejemplo resuelto.$25.0 \text{ cm}^3$ de solución de hidróxido de sodio son neutralizados exactamente por $20.0 \text{ cm}^3$ de ácido clorhídrico $0.10 \text{ mol/dm}^3$. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Encuentre la concentración del hidróxido de sodio.
Moles de HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. La relación es $1 : 1$, por lo que hay $0.0020$ mol de NaOH en $25.0 \text{ cm}^3$:
El cálculo de la titulación: solución conocida a moles, relación y luego la concentración desconocida
Fórmulas empíricas y moleculares a partir de datos
Para encontrar una fórmula empírica a partir de masas o porcentajes:
Divide la masa (o %) de cada elemento por su $A_r$.
Divide todas las respuestas entre el más pequeño para obtener la relación más simple.
Para encontrar la fórmula molecular, compara la masa de la fórmula empírica con la $M_r$ real y multiplica.
Ejemplo resuelto. Un compuesto contiene $40\%$ calcio, $12\%$ carbono y $48\%$ oxígeno en masa. Encuentra su fórmula empírica. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)
Divide cada porcentaje por su $A_r$: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. La proporción es $1 : 1 : 3$, por lo que la fórmula empírica es $\text{CaCO}_3$.
Porcentajes
El rendimiento porcentual compara cuántos productos obtuviste realmente con la cantidad máxima que podrías haber obtenido: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
Composición porcentual en masa 质量分数 de un elemento $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
Pureza porcentual 纯度$= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.
Ejemplo resuelto. Encuentre el porcentaje en masa de nitrógeno en el nitrato de amonio, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)
$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. La masa del nitrógeno es $2 \times 14 = 28$, por lo tanto
Always turn masses, gas volumes and concentrations into moles first, use the balanced equation's ratio, then convert back. Never compare masses directly across an equation.
Key formulas: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, gas volume $= n \times 24\ \text{dm}^3$ at r.t.p., and concentration $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Change cm³ to dm³ by dividing by 1000.
To balance a symbol equation you may only change the big numbers in front of a formula, never the small subscripts inside it.
The limiting reactant is the one that runs out (fewest moles once you allow for the ratio); it sets how much product forms. The other reactant is in excess.
Percentage yield = actual ÷ theoretical × 100; percentage purity = mass of pure substance ÷ mass of sample × 100. Both are always 100% or less.
Español
Convierta siempre las masas, los volúmenes de gas y las concentraciones a moles primero, use la proporción de la ecuación balanceada y luego convierta de nuevo. Nunca compare masas directamente a través de una ecuación.
Fórmulas clave: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, volumen de gas $= n \times 24\ \text{dm}^3$ a c.a.t., y concentración $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Cambie cm³ a dm³ dividiendo entre 1000.
Para balancear una ecuación simbólica solo puede cambiar los números grandes delante de una fórmula, nunca los subíndices pequeños dentro de ella.
El reactivo limitante es el que se agota (menor número de moles una vez considerada la proporción); este determina cuánto producto se forma. El otro reactivo está en exceso.
Rendimiento porcentual = real ÷ teórico × 100; pureza porcentual = masa de sustancia pura ÷ masa de la muestra × 100. Ambos son siempre 100 % o menos.
1 Define electrolysis as the decomposition of an ionic compound, when molten or in aqueous solution, by the passage of an electric current
8 Describe the transfer of charge during electrolysis to include: (a) the movement of electrons in the external circuit (b) the loss or gain of electrons at the electrodes (c) the movement of ions in the electrolyte
2 Identify in simple electrolytic cells: (a) the anode as the positive electrode (b) the cathode as the negative electrode (c) the electrolyte as the molten or aqueous substance that undergoes electrolysis
3 Identify the products formed at the electrodes and describe the observations made during the electrolysis of: (a) molten lead(II) bromide (b) concentrated aqueous sodium chloride (c) dilute sulfuric acid using inert electrodes made of platinum or carbon/graphite
9 Identify the products formed at the electrodes and describe the observations made during the electrolysis of aqueous copper(II) sulfate using inert carbon/graphite electrodes and when using copper electrodes
4 State that metals or hydrogen are formed at the cathode and that non-metals (other than hydrogen) are formed at the anode
5 Predict the identity of the products at each electrode for the electrolysis of a binary compound in the molten state
10 Predict the identity of the products at each electrode for the electrolysis of a halide compound in dilute or concentrated aqueous solution
11 Construct ionic half-equations for reactions at the anode (to show oxidation) and at the cathode (to show reduction)
6 State that metal objects are electroplated to improve their appearance and resistance to corrosion
7 Describe how metals are electroplated
Español
Núcleo
Suplemento
1 Definir la electroálisis como la descomposición de un compuesto iónico, cuando está fundido o en solución acuosa, mediante el paso de una corriente eléctrica
8 Describir la transferencia de carga durante la electroálisis para incluir: (a) el movimiento de electrones en el circuito externo (b) la pérdida o ganancia de electrones en los electrodos (c) el movimiento de iones en el electrolito
2 Identificar en celdas electrolíticas simples: (a) el ánodo como el electrodo positivo (b) el cátodo como el electrodo negativo (c) el electrolito como la sustancia fundida o acuosa que se somete a electroálisis
3 Identificar los productos formados en los electrodos y describir las observaciones realizadas durante la electroálisis de: (a) bromuro de plomo(II) fundido (b) cloruro de sodio acuoso concentrado (c) ácido sulfúrico diluido utilizando electrodos inertes de platino o carbón/grafito
9 Identificar los productos formados en los electrodos y describir las observaciones realizadas durante la electroálisis de sulfato de cobre(II) acuoso utilizando electrodos inertes de carbón/grafito y cuando se utilizan electrodos de cobre
4 Indicar que los metales o el hidrógeno se forman en el cátodo y que los no metales (distintos del hidrógeno) se forman en el ánodo
5 Predecir la identidad de los productos en cada electrodo para la electroálisis de un compuesto binario en estado fundido
10 Predecir la identidad de los productos en cada electrodo para la electroálisis de un compuesto haluro en solución acuosa diluida o concentrada
11 Construir ecuaciones semipares iónicas para reacciones en el ánodo (para mostrar la oxidación) y en el cátodo (para mostrar la reducción)
6 Indicar que los objetos metálicos se galvanizan para mejorar su apariencia y resistencia a la corrosión
7 Describir cómo se galvanizan los metales
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Electrolysis: ions discharge at the electrodes
Electrolysis 电解 is the breaking down (decomposition 分解) of an ionic compound 离子化合物 — when it is molten 熔融 or in aqueous 水溶液 solution — by passing an electric current 电流 through it.
It only works when the substance is molten or dissolved, because then the ions 离子 are free to move and carry the charge. A solid ionic compound cannot be electrolysed because its ions are locked in place.
The electrolytic cell
The set-up is called an electrolytic cell 电解池. Two electrodes 电极 (solid conductors) dip into the electrolyte 电解质 — the molten or aqueous substance being broken down.
The anode 阳极 is the positive ($+$) electrode.
The cathode 阴极 is the negative ($-$) electrode.
The electrodes are often inert 惰性 (they do not react), such as platinum 铂 or carbon/graphite 石墨.
What is formed at each electrode
There is a simple rule:
Metals 金属 or hydrogen 氢气 are formed at the cathode.
Non-metals 非金属 (other than hydrogen) are formed at the anode.
For aqueous solutions, the product can depend on whether the solution is dilute 稀 or concentrated 浓. Here are the three Core examples:
Electrolyte
At the cathode ($-$)
At the anode ($+$)
molten lead(II) bromide, $\text{PbBr}_2$
lead 铅 (silvery liquid)
bromine 溴 (red-brown vapour)
concentrated aqueous sodium chloride
hydrogen (bubbles of gas)
chlorine 氯气 (pale green gas)
dilute sulfuric acid 硫酸
hydrogen (bubbles of gas)
oxygen 氧气 (bubbles of gas)
Worked example. Predict the products of electrolysing molten zinc chloride, $\text{ZnCl}_2$. Because it is molten, only zinc ions and chloride ions are present - there is no water to complicate things. Zinc is a metal, so it forms at the cathode: $\text{Zn}^{2+}$ ions gain electrons and silvery zinc appears. Chlorine is a non-metal, so it forms at the anode: pale green chlorine gas bubbles off. Always check the state first. A molten compound simply gives you its own two elements, while an aqueous one brings water into the competition - which is why concentrated sodium chloride solution gives hydrogen at the cathode rather than sodium.
How the charge moves
During electrolysis:
Electrons 电子 move through the wires (the external circuit 外电路) from the power supply.
At the cathode, positive ions gain electrons. Gaining electrons is reduction 还原.
At the anode, negative ions lose electrons. Losing electrons is oxidation 氧化.
Inside the electrolyte, the ions move: positive ions go to the cathode and negative ions go to the anode.
You can write a half-equation 半反应式 for each electrode. For molten lead(II) bromide:
The product at the anode depends on the electrode:
With inert carbon electrodes: copper 铜 forms at the cathode and oxygen forms at the anode. The blue colour of the solution slowly fades as copper is removed.
With copper electrodes: copper forms at the cathode, while the anode itself dissolves into the solution. The blue colour stays the same. This is used to purify copper.
Electroplating
Electroplating 电镀 means covering a metal object with a thin layer of another metal. This improves its appearance and its resistance to corrosion 腐蚀 (rusting and wearing away).
To electroplate an object:
the object to be coated is made the cathode;
the plating metal is made the anode;
the electrolyte is a solution containing ions of the plating metal.
Español
Electrolisis: los iones se descargan en los electrodos
Electrolisis es la descomposición de un compuesto iónico — cuando está fundido o en solución acuosa — mediante el paso de una corriente eléctrica a través de él.
Una celda de electrolisis descompone un compuesto utilizando una corriente eléctrica.
Solo funciona cuando la sustancia está fundida o disuelta, porque entonces los iones están libres para moverse y transportar la carga. Un compuesto iónico sólido no puede ser electrolizado porque sus iones están fijos en su lugar.
Electrolisis del agua: burbujas de gas se desprenden en cada electrodo y se recogen en los tubos superiores, con aproximadamente el doble de hidrógeno que de oxígeno
La celda electrolítica
El montaje se llama celda electrolítica. Dos electrodos (conductores sólidos) se sumergen en el electrolito — la sustancia fundida o acuosa que se está descomponiendo.
El ánodo es el electrodo positivo ($+$).
El cátodo es el electrodo negativo ($-$).
Los electrodos suelen ser inertes (no reaccionan), como el platino o el carbono/grafito.
Lo que se forma en cada electrodo
Existe una regla simple:
Los metales e hidrógeno se forman en el cátodo; los no metales en el ánodo
Se forman metales o hidrógeno en el cátodo.
Se forman no metales (distintos del hidrógeno) en el ánodo.
Para soluciones acuosas, el producto puede depender de si la solución es diluida o concentrada. Aquí están los tres ejemplos fundamentales:
Electrolito
En el cátodo ($-$)
En el ánodo ($+$)
bromuro de plomo(II) fundido, $\text{PbBr}_2$
plomo (líquido plateado)
bromo (vapor rojizo-marrón)
cloruro sódico acuoso concentrado
hidrógeno (burbujas de gas)
cloro (gas verde pálido)
ácido sulfúrico diluido
hidrógeno (burbujas de gas)
oxígeno (burbujas de gas)
Ejemplo resuelto. Prediga los productos de la electrolisis del cloruro de zinc fundido, $\text{ZnCl}_2$. Al estar fundido, solo hay iones de zinc y iones de cloruro presentes; no hay agua que complique las cosas. El zinc es un metal, por lo que se forma en el cátodo: los iones $\text{Zn}^{2+}$ ganan electrones y aparece zinc plateado. El cloro es un no metal, por lo que se forma en el ánodo: burbujas de gas cloro verde pálido. Siempre revise primero el estado físico. Un compuesto fundido simplemente te da sus dos elementos, mientras que uno acuoso introduce al agua en la competencia — razón por la cual la solución concentrada de cloruro sódico produce hidrógeno en el cátodo en lugar de sodio.
Cómo se mueve la carga
Durante la electrolisis:
Los electrones se mueven a través de los cables (el circuito externo) desde la fuente de alimentación.
En el cátodo, los iones positivos ganan electrones. Ganar electrones es reducción.
En el ánodo, los iones negativos pierden electrones. Perder electrones es oxidación.
Dentro del electrolito, los ones se mueven: los iones positivos van al cátodo y los iones negativos van al ánodo.
Puede escribir una ecuación semirreacción para cada electrodo. Para el bromuro de plomo(II) fundido:
En el bromuro de plomo(II) fundido, $\text{Pb}^{2+}$ se mueve hacia el cátodo y $\text{Br}^-$ hacia el ánodo, donde cada uno se descarga
Electrolisis del sulfato de cobre(II)
El producto en el ánodo depende del electrodo:
Con electrodos de carbono inertes: se forma cobre en el cátodo y oxígeno en el ánodo. El color azul de la solución se desvanece lentamente a medida que se elimina el cobre.
Con electrodos de cobre: se forma cobre en el cátodo, mientras que el propio ánodo se disuelve en la solución. El color azul permanece igual. Esto se utiliza para purificar el cobre.
Galvanoplastia
La galvanoplastia significa cubrir un objeto metálico con una fina capa de otro metal. Esto mejora su apariencia y su resistencia a la corrosión (óxido y desgaste).
Para galvanoplastiar un objeto:
el objeto a revestir se convierte en el cátodo;
el metal de revestimiento se convierte en el ánodo;
el electrolito es una solución que contiene iones del metal de revestimiento.
Para realizar el chapado eléctrico, convierta el objeto en cátodo y el metal de chapado en ánodo, en una solución de iones del metal de chapado
Explore · Explorar
Dentro de una celda de electrólisis
Seleccione un electrolito y observe el movimiento de iones: iones positivos hacia el cátodo, iones negativos hacia el ánodo.
Hydrogen–oxygen fuel cells · Pilas de combustible de hidrógeno-oxígeno
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State that a hydrogen–oxygen fuel cell uses hydrogen and oxygen to produce electricity with water as the only chemical product
2 Describe the advantages and disadvantages of using hydrogen–oxygen fuel cells in comparison with gasoline/petrol engines in vehicles
Español
Básico
Complementario
1 Indicar que una pila de combustible de hidrógeno-oxígeno utiliza hidrógeno y oxígeno para producir electricidad, siendo el agua el único producto químico
2 Describir las ventajas e inconvenientes del uso de pilas de combustible de hidrógeno-oxígeno en comparación con los motores de gasolina/petrol en vehículos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
A fuel cell 燃料电池 uses hydrogen and oxygen to make electricity directly. The only chemical product is water.
It is useful to compare a fuel cell with a normal petrol (gasoline) engine in a vehicle.
Hydrogen–oxygen fuel cell
Petrol engine
Main product
water only
carbon dioxide and pollutants 污染物
Effect on air
clean
adds to air pollution
Fuel storage
hydrogen is hard and dangerous to store (flammable, needs high pressure)
petrol is easy to store
Source
hydrogen may be made using fossil fuels
made from crude oil
Advantages of the fuel cell: the only product is water, so it does not pollute the air, and it changes chemical energy into electricity efficiently. Disadvantages: hydrogen is hard to store and transport safely, and producing the hydrogen can still use energy from fossil fuels.
Español
Una pila de combustible utiliza hidrógeno y oxígeno para generar electricidad directamente. El único producto químico es el agua.
Una pila de combustible de hidrógeno-oxígeno convierte la energía química directamente en electricidad, con el agua como único producto
Es útil comparar una pila de combustible con un motor de gasolina normal en un vehículo.
Pila de combustible de hidrógeno-oxígeno
Motor de gasolina
Producto principal
solo agua
dióxido de carbono y contaminantes
Efecto en el aire
limpio
contribuye a la contaminación del aire
Almacenamiento del combustible
el hidrógeno es difícil y peligroso de almacenar (inflamable, necesita alta presión)
la gasolina es fácil de almacenar
Fuente
el hidrógeno puede producirse usando combustibles fósiles
se obtiene del petróleo bruto
Ventajas de la pila de combustible: el único producto es el agua, por lo que no contamina el aire, y convierte eficientemente la energía química en electricidad. Desventajas: el hidrógeno es difícil de almacenar y transportar de forma segura, y la producción del mismo aún puede requerir energía procedente de combustibles fósiles.
Explore · Explorar
Dentro de una pila de combustible de hidrógeno y oxígeno
Recorra el funcionamiento de una pila de combustible. El hidrógeno y el oxígeno se combinan para formar agua, y la energía de esa reacción se libera como electricidad — sin dióxido de carbono.
At the cathode (negative) you get a metal or hydrogen; at the anode (positive) you get a non-metal. Positive ions move to the cathode, negative ions to the anode.
A molten compound just gives its two elements. An aqueous solution can give something different (concentrated sodium chloride gives hydrogen and chlorine, not sodium).
Reduction is gain of electrons (at the cathode); oxidation is loss of electrons (at the anode). Remember OIL RIG.
In a half-equation the atoms and the charges must balance, with the electrons on the correct side: $\text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb}$ (cathode).
To electroplate an object, make it the cathode, make the plating metal the anode, and use a solution containing ions of the plating metal.
Español
En el cátodo (negativo) se obtiene un metal o hidrógeno; en el ánodo (positivo) se obtiene un no metal. Los iones positivos se mueven hacia el cátodo y los iones negativos hacia el ánodo.
Un compuesto fundido simplemente proporciona sus dos elementos. Una solución acuosa puede dar algo diferente (el cloruro sódico concentrado produce hidrógeno y cloro, no sodio).
La reducción es la ganancia de electrones (en el cátodo); la oxidación es la pérdida de electrones (en el ánodo). Recuerde OIL RIG.
En una ecuación semirreacción, los átomos y las cargas deben equilibrarse, con los electrones en el lado correcto: $\text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb}$ (cátodo).
Para galvanoplastiar un objeto, hágalo el cátodo, haga que el metal de revestimiento sea el ánodo y utilice una solución que contenga iones del metal de revestimiento.
Exothermic and endothermic reactions · Reacciones exotérmicas y endotérmicas
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State that an exothermic reaction transfers thermal energy to the surroundings leading to an increase in the temperature of the surroundings
4 State that the transfer of thermal energy during a reaction is called the enthalpy change, $\Delta H$, of the reaction. $\Delta H$ is negative for exothermic reactions and positive for endothermic reactions
2 State that an endothermic reaction takes in thermal energy from the surroundings leading to a decrease in the temperature of the surroundings
5 Define activation energy, $E_a$, as the minimum energy that colliding particles must have to react
3 Interpret reaction pathway diagrams showing exothermic and endothermic reactions
6 Draw and label reaction pathway diagrams for exothermic and endothermic reactions using information provided, to include: (a) reactants (b) products (c) enthalpy change of the reaction, $\Delta H$ (d) activation energy, $E_a$
7 State that bond breaking is an endothermic process and bond making is an exothermic process and explain the enthalpy change of a reaction in terms of bond breaking and bond making
8 Calculate the enthalpy change of a reaction using bond energies
Español
Núcleo
Complemento
1 Indicar que una reacción exotérmica transfiere energía térmica al entorno, lo que provoca un aumento de la temperatura del mismo
4 Indicar que la transferencia de energía térmica durante una reacción se denomina cambio de entalpía, $\Delta H$, de la reacción. $\Delta H$ es negativo para las reacciones exotérmicas y positivo para las reacciones endotérmicas
2 Indicar que una reacción endotérmica absorbe energía térmica del entorno, lo que provoca una disminución de la temperatura del mismo
3 Interpretar diagramas de la trayectoria de reacción que muestren reacciones exotérmicas y endotérmicas
6 Definir la energía de activación, $E_a$, como la energía mínima que deben poseer las partículas en colisión para reaccionar
7 Dibujar e identificar los elementos en diagramas de la trayectoria de reacción para reacciones exotérmicas y endotérmicas utilizando la información proporcionada, incluyendo: (a) reactivos (b) productos (c) cambio de entalpía de la reacción, $\Delta H$ (d) energía de activación, $E_a$
8 Indicar que la ruptura de enlaces es un proceso endotérmico y la formación de enlaces es un proceso exotérmico, y explicar el cambio de entalpía de una reacción en términos de ruptura y formación de enlaces
9 Calcular el cambio de entalpía de una reacción utilizando energías de enlace
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Reaction profile: exothermic energy change
In every chemical reaction, energy is transferred. The reaction is either exothermic or endothermic, depending on which way the energy moves.
An exothermic reaction 放热反应 gives out thermal energy 热能 to the surroundings 环境. So the temperature of the surroundings goes up.
An endothermic reaction 吸热反应 takes in thermal energy from the surroundings. So the temperature of the surroundings goes down.
Examples of exothermic reactions are combustion 燃烧 (burning a fuel) and neutralisation 中和 (an acid reacting with an alkali). An example of an endothermic reaction is the thermal decomposition 分解 of a compound (breaking it down using heat).
Español
Perfil de reacción: cambio de energía exotérmicaLa quema de madera es exotérmica, liberando calor al entorno.
En toda reacción química, se transfiere energía. La reacción es exotérmica o endotérmica, dependiendo de hacia dónde se mueve la energía.
Una reacción exotérmica 放热反应 emite energía térmica 热能 hacia el entorno 环境. Por lo tanto, la temperatura del entorno aumenta. up.
Una reacción endotérmica 吸热反应 absorbe energía térmica del entorno. Por lo tanto, la temperatura del entorno disminuye.
Ejemplos de reacciones exotérmicas son la combustión 燃烧 (quemar un combustible) y la neutralización 中和 (un ácido reaccionando con una base). Un ejemplo de reacción endotérmica es la descomposición 分解 térmica de un compuesto (romperlo usando calor).
Una reacción exotérmica calienta el entorno; una reacción endotérmica lo enfría
Explore · Explorar
Exotérmicas y endotérmicas
ΔH = productos − reactivos
Exotérmica desciende a productos de menor energía (libera calor); endotérmica asciende a mayor.
The amount of thermal energy transferred in a reaction is called the enthalpy change 焓变. It is written as $\Delta H$ and has these signs:
$\Delta H$ is negative for an exothermic reaction, because energy leaves the chemicals.
$\Delta H$ is positive for an endothermic reaction, because energy is taken in.
Español
La cantidad de energía térmica transferida en una reacción se llama cambio de entalpía 焓变. Se escribe como $\Delta H$ y tiene estos signos:
$\Delta H$ es negativo para una reacción exotérmica, porque la energía sale de los productos químicos.
$\Delta H$ es positivo para una reacción endotérmica, porque la energía se absorbe.
Una llama de mechero Bunsen suministra energía: el cambio de entalpía ΔH es el calor transferido a presión constante
5.1
Activation energy · Energía de activación
English
Particles do not react every time they meet. The activation energy 活化能 ($E_a$) is the smallest amount of energy that colliding 碰撞particles 粒子 must have before they can react. It is like a hill the particles must get over before the reaction can happen.
Español
Las partículas no reaccionan cada vez que se encuentran. La energía de activación 活化能 ($E_a$) es la menor cantidad de energía que deben tener las partículas 粒子colisionantes 碰撞 antes de poder reaccionar. Es como una colina que las partículas deben superar antes de que ocurra la reacción.
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Energía de activación
Ea = la barrera energética
Toda reacción debe superar la barrera de energía de activación antes de que se formen los productos.
5.1
Reaction pathway diagrams · Diagramas de ruta de reacción
English
A reaction pathway diagram 反应进程图 shows how the energy changes as a reaction happens. Energy is on the vertical axis, and the progress of the reaction is on the horizontal axis.
The line starts at the energy level of the reactants 反应物.
It rises over a 'hill' — the height of this hill is the activation energy $E_a$.
It then falls or rises to the energy level of the products 生成物.
The gap between the reactant level and the product level is the enthalpy change $\Delta H$.
For an exothermic reaction, the products are lower than the reactants, so energy is given out and $\Delta H$ is negative.
For an endothermic reaction, the products are higher than the reactants, so energy is taken in and $\Delta H$ is positive.
Español
Un diagrama de ruta de reacción 反应进程图 muestra cómo cambian las energías a medida que ocurre una reacción. La energía está en el eje vertical y el progreso de la reacción está en el eje horizontal.
La línea comienza en el nivel de energía de los reactivos 反应物.
Sube sobre una 'colina': la altura de esta colina es la energía de activación $E_a$.
Luego sube o baja hasta el nivel de energía de los productos 生成物.
La brecha entre el nivel de reactivos y el nivel de productos es el cambio de entalpía $\Delta H$.
Para una reacción exotérmica, los productos están más bajos que los reactivos, por lo que se libera energía y $\Delta H$ es negativo.
Para una reacción endotérmica, los productos están más altos que los reactivos, por lo que se absorbe energía y $\Delta H$ es positivo.
Las reacciones exotérmicas terminan más bajo de donde comienzan ($\Delta H<0$); las reacciones endotérmicas terminan más alto ($\Delta H>0$)
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Diagramas de trayectoria de reacción
Arrastre ΔH y la energía de activación. Exotérmico libera energía; endotérmico la absorbe; la protuberancia es la barrera energética.
5.1
Bonds and energy · Enlaces y energía
English
A reaction involves breaking the bonds in the reactants and making new bonds in the products.
Bond breaking 断键 takes in energy, so it is an endothermic step.
Bond making 成键 gives out energy, so it is an exothermic step.
The bond energy 键能 is the energy needed to break one mole of a particular bond. You can use bond energies to find the enthalpy change:
$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$
If more energy is given out making bonds than is taken in breaking bonds, the reaction is exothermic ($\Delta H$ negative). If less energy is given out, it is endothermic ($\Delta H$ positive).
Worked example
For the reaction $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$, use these bond energies (in kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.
Bonds broken: one H–H and one Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.
Bonds made: two H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.
$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$
The answer is negative, so this reaction is exothermic.
Español
Romper y formar enlaces transfiere energía: la llama la suministra aquí.
Una reacción implica romper los enlaces en los reactivos y formar nuevos enlaces en los productos.
Ruptura de enlaces 断键 absorbe energía, por lo que es un paso endotérmico.
Formación de enlaces 成键 libera energía, por lo que es un paso exotérmico.
La energía de enlace 键enlace es la energía necesaria para romper un mol de un enlace particular. Puedes usar las energías de enlace para encontrar el cambio de entalpía:
$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$
Si se libera más energía formando enlaces de la que se absorbe rompiendo enlaces, la reacción es exotérmica ($\Delta H$ negativo). Si se libera menos energía, es endotérmica ($\Delta H$ positivo).
Ejemplo resuelto
Para la reacción $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$, usa estas energías de enlace (en kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.
Enlaces rotos: uno H–H y uno Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.
Enlaces formados: dos H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.
$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$
La respuesta es negativa, por lo que esta reacción es exotérmica.
Romper enlaces absorbe energía ($+678$); formar enlaces libera más ($-862$); por lo tanto $\Delta H = -184$ kJ/mol
Exothermic gives out heat, so the surroundings warm up and $\Delta H$ is negative; endothermic takes in heat, so the surroundings cool and $\Delta H$ is positive.
Bond breaking takes energy in (endothermic); bond making gives energy out (exothermic). Use $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
If more energy is released making bonds than is used breaking them, the reaction is exothermic. Always check the sign of your final answer.
On a reaction pathway diagram, an exothermic reaction ends lower than it starts; an endothermic one ends higher. The height of the hill is the activation energy.
Español
Exotérmico libera calor, por lo que el entorno se calienta y $\Delta H$ es negativo; endotérmico absorbe calor, por lo que el entorno se enfría y $\Delta H$ es positivo.
Ruptura de enlaces absorbe energía (endotérmico); formación de enlaces libera energía (exotérmico). Usa $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
Si se libera más energía formando enlaces de la que se usa rompiéndolos, la reacción es exotérmica. Comprueba siempre el signo de tu respuesta final.
En un diagrama de ruta de reacción, una reacción exotérmica termina más bajo de lo que empieza; una endotérmica termina más alto. La altura de la colina es la energía de activación.
Physical and chemical changes · Cambios físicos y químicos
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Identify physical and chemical changes, and describe the differences between them
Español
Central
Suplementario
1 Identificar cambios físicos y químicos, y describir las diferencias entre ellos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
A physical change 物理变化 does not make a new substance. The substance only changes its state or shape, and the change can usually be reversed. Melting ice and dissolving sugar are physical changes.
A chemical change 化学变化 (a chemical reaction) makes one or more new substances and is usually hard to reverse. Signs of a chemical change include a colour change, a gas being given off, an energy change, or a precipitate 沉淀 (a solid) forming.
Physical change
Chemical change
no new substance made
new substance(s) made
easy to reverse
usually hard to reverse
e.g. melting, boiling, dissolving
e.g. burning, rusting
Español
El óxido del hierro es un cambio químico — forma una nueva sustancia.
Un cambio físico 物理变化 no produce una nueva sustancia. La sustancia solo cambia su estado o forma, y el cambio generalmente puede revertirse. El derretimiento del hielo y la disolución del azúcar son cambios físicos.
Un cambio químico 化学变化 (una reacción química) produce una o más nuevas sustancias y generalmente es difícil de revertir. Los signos de un cambio químico incluyen un cambio de color, la liberación de un gas, un cambio de energía o la formación de un precipitado 沉淀 (un sólido).
Cambio físico
Cambio químico
no se forma nueva sustancia
se forma(n) nueva(s) sustancia(s)
fácil de revertir
generalmente difícil de revertir
ej. fusión, ebullición, disolución
ej. combustión, oxidación
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Cambio físico vs. cambio químico
Repasa la diferencia. Un cambio físico no produce una nueva sustancia y suele ser fácil de revertir; un cambio químico produce una nueva sustancia y es difícil de deshacer.
6.2
Rate of reaction · Velocidad de reacción
Syllabus
English
Core
Supplement
5 Describe collision theory in terms of: (a) number of particles per unit volume (b) frequency of collisions between particles (c) kinetic energy of particles (d) activation energy, $E_a$
1 Describe the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes
6 Describe and explain the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes using collision theory
2 State that a catalyst increases the rate of a reaction and is unchanged at the end of a reaction
7 State that a catalyst decreases the activation energy, $E_a$, of a reaction
3 Describe practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas
8 Evaluate practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas
4 Interpret data, including graphs, from rate of reaction experiments
Español
Core
Supplemento
5 Describir la teoría de colisiones en términos de: (a) número de partículas por unidad de volumen (b) frecuencia de colisiones entre partículas (c) energía cinética de las partículas (d) energía de activación, $E_a$
1 Describir el efecto sobre la velocidad de reacción de: (a) cambiar la concentración de soluciones (b) cambiar la presión de gases (c) cambiar el área superficial de sólidos (d) cambiar la temperatura (e) añadir o eliminar un catalizador, incluyendo enzimas
6 Describir y explicar el efecto sobre la velocidad de reacción de: (a) cambiar la concentración de soluciones (b) cambiar la presión de gases (c) cambiar el área superficial de sólidos (d) cambiar la temperatura (e) añadir o eliminar un catalizador, incluyendo enzimas, utilizando la teoría de colisiones
2 Indicar que un catalizador aumenta la velocidad de una reacción y permanece sin cambios al final de la misma
7 Indicar que un catalizador disminuye la energía de activación, $E_a$, de una reacción
3 Describir métodos prácticos para investigar la velocidad de una reacción, incluido el cambio de masa de un reactivo o producto y la formación de un gas
8 Evaluar métodos prácticos para investigar la velocidad de una reacción, incluido el cambio de masa de un reactivo o producto y la formación de un gas
4 Interpretar datos, incluidos gráficos, procedentes de experimentos de velocidad de reacción
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Collision theory: energy and orientation
The rate of reaction 反应速率 tells you how fast the reactants 反应物 change into products 生成物.
Collision theory
Collision theory 碰撞理论 explains what controls the rate. For a reaction to happen, the particles 粒子 must collide 碰撞, and they must collide with enough energy. The least energy they need is the activation energy 活化能 ($E_a$). A faster rate happens when the particles have successful collisions more often.
What changes the rate
Change
Effect
Reason (collision theory)
increase concentration 浓度 of a solution
faster
more particles in the same volume, so collisions happen more often
increase pressure 压强 of gases
faster
particles are pushed closer, so collisions happen more often
increase surface area 表面积 of a solid
faster
more particles are exposed, so collisions happen more often
increase temperature
faster
particles gain kinetic energy 动能 and move faster, so collisions are more frequent and more of them have enough energy
add a catalyst 催化剂
faster
the catalyst lowers the activation energy, so more collisions are successful
Catalysts
A catalyst speeds up a reaction but is not used up — it is unchanged at the end. It works by lowering the activation energy. Enzymes 酶 are biological catalysts (catalysts that work in living things).
Measuring the rate
You can follow a reaction over time in these ways:
Change in mass: stand the flask on a balance. If a gas escapes, the mass falls. Record the mass at regular times.
Volume of gas: collect the gas in a gas syringe 注射器 and read its volume at regular times.
Formation of a precipitate: in a reaction that turns cloudy, time how long it takes for a mark under the flask to disappear.
On a graph of product against time, the line is steepest at the start (fastest rate), becomes less steep as reactants are used up, and goes flat when the reaction has finished.
Español
Teoría de colisiones: energía y orientación
La velocidad de reacción 反应速率 te indica qué tan rápido los reactivos 反应物 cambian a productos 生成物.
Teoría de colisiones
La teoría de colisiones 碰撞理论 explica qué controla la velocidad. Para que ocurra una reacción, las partículas 粒子 deben colisionar 碰撞, y deben colisionar con suficiente energía. La menor cantidad de energía que necesitan es la energía de activación 活化能 ($E_a$). Una velocidad más rápida ocurre cuando las partículas tienen colisiones exitosas con mayor frecuencia.
Lo que cambia la velocidad
Cambio
Efecto
Razón (teoría de colisiones)
aumento de la concentración 浓度 de una solución
más rápida
más partículas en el mismo volumen, por lo que ocurren más colisiones
aumento de la presión 压强 de los gases
más rápida
las partículas se empujan más cerca, por lo que ocurren más colisiones
aumento de la área superficial 表面积 de un sólido
más rápida
más partículas están expuestas, por lo que ocurren más colisiones
aumento de temperatura
más rápida
las partículas ganan energía cinética 动能 y se mueven más rápido, por lo que las colisiones son más frecuentes y más de ellas tienen suficiente energía
añadir un catalizador 催化剂
más rápida
el catalizador disminuye la energía de activación, por lo que más colisiones son exitosas
Más partículas en el mismo volumen colisionan con mayor frecuencia, por lo que la velocidad es más rápidaRomper un sólido en polvo expone mucha más superficie, por lo que la velocidad es más rápida
Catalizadores
Un catalizador acelera una reacción pero no se consume; permanece sin cambios al final. Funciona disminuyendo la energía de activación. Las enzimas 酶 son catalizadores biológicos (catalizadores que funcionan en organismos vivos).
Un catalizador proporciona una energía de activación más baja para que más colisiones sean exitosas; $\Delta H$ permanece sin cambios
Medición de la velocidad
Puedes seguir una reacción a lo largo del tiempo de estas formas:
Cambio en la masa: coloca el matraz sobre una balanza. Si un gas escapa, la masa disminuye. Registra la masa en intervalos regulares de tiempo.
Volumen de gas: recolecta el gas en una jeringa de gas 注射器 y lee su volumen en intervalos regulares de tiempo.
Formación de un precipitado: en una reacción que se vuelve turbia, cronometra cuánto tarda en desaparecer una marca debajo del matraz.
Una jeringa de gas recolecta el gas liberado; lee su volumen en intervalos regulares de tiempo para seguir la velocidad
En una gráfica de producto contra tiempo, la línea es más empinada al inicio (velocidad más rápida), se vuelve menos empinada a medida que se consumen los reactivos, y se aplana cuando termina la reacción.
La velocidad es más rápida al inicio (más empinada) y la línea se nivela cuando termina la reacción
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Velocidad a partir de una gráfica de volumen-tiempo
La pendiente de la curva de volumen–tiempo es la velocidad; es más pronunciada al inicio y se aplana a medida que se agotan los reactivos.
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Velocidad de reacción
conc = c₀·bᵗ
La concentración disminuye con el tiempo — rápido al principio, luego más lento.
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Teoría de colisiones en acción
Observa las partículas chocar. El calor las acelera para que choquen con mayor frecuencia e intensidad; más partículas o un catalizador proporcionan más colisiones exitosas — la velocidad aumenta.
Reversible reactions and equilibrium · Reacciones reversibles y equilibrio
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State that some chemical reactions are reversible as shown by the symbol $\rightleftharpoons$
3 State that a reversible reaction in a closed system is at equilibrium when: (a) the rate of the forward reaction is equal to the rate of the reverse reaction (b) the concentrations of reactants and products are no longer changing
2 Describe how changing the conditions can change the direction of a reversible reaction for: (a) the effect of heat on hydrated compounds (b) the addition of water to anhydrous compounds limited to copper(II) sulfate and cobalt(II) chloride
4 Predict and explain, for a reversible reaction, how the position of equilibrium is affected by: (a) changing temperature (b) changing pressure (c) changing concentration (d) using a catalyst using information provided
5 State the symbol equation for the production of ammonia in the Haber process, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
6 State the sources of the hydrogen (methane) and nitrogen (air) in the Haber process
7 State the typical conditions in the Haber process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ and an iron catalyst
8 State the symbol equation for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
9 State the sources of the sulfur dioxide (burning sulfur or roasting sulfide ores) and oxygen (air) in the Contact process
10 State the typical conditions for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ and a vanadium(V) oxide catalyst
11 Explain, in terms of rate of reaction and position of equilibrium, why the typical conditions stated are used in the Haber process and in the Contact process, including safety considerations and economics
Español
Fundamental
Complemento
1 Indicar que algunas reacciones químicas son reversibles, como lo demuestra el símbolo $\rightleftharpoons$
3 Indicar que una reacción reversible en un sistema cerrado está en equilibrio cuando: (a) la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa (b) las concentraciones de reactivos y productos ya no cambian
2 Describir cómo el cambio de condiciones puede alterar la dirección de una reacción reversible para: (a) el efecto del calor sobre compuestos hidratados (b) la adición de agua a compuestos anhidrosos limitado al sulfato de cobre(II) y al cloruro de cobalto(II)
4 Predecir y explicar, para una reacción reversible, cómo se ve afectada la posición del equilibrio por: (a) cambios de temperatura (b) cambios de presión (c) cambios de concentración (d) el uso de un catalizador utilizando la información proporcionada
5 Indicar la ecuación simbólica para la producción de amoníaco en el proceso Haber, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
6 Indicar las fuentes del hidrógeno (metano) y nitrógeno (aire) en el proceso Haber
7 Indicar las condiciones típicas en el proceso Haber como $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ y un catalizador de hierro
8 Indicar la ecuación simbólica para la conversión de dióxido de azufre a trióxido de azufre en el proceso Contact, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
9 Indicar las fuentes del dióxido de azufre (combustión de azufre o tostado de minerales sulfurosos) y oxígeno (aire) en el proceso Contact
10 Indicar las condiciones típicas para la conversión de dióxido de azufre a trióxido de azufre en el proceso Contact como $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ y un catalizador de óxido de vanadio(V)
11 Explicar, en términos de velocidad de reacción y posición del equilibrio, por qué se utilizan las condiciones típicas indicadas en el proceso Haber y en el proceso Contact, incluidas consideraciones de seguridad y economía
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Le Chatelier's principleDynamic equilibrium: the rates converge
Some reactions are reversible 可逆反应: the products can react to form the reactants again. We show this with the symbol $\rightleftharpoons$.
Changing the direction
A clear example uses hydrated 水合 and anhydrous 无水 compounds:
Blue hydrated copper(II) sulfate, when heated, loses its water to become white anhydrous copper(II) sulfate. Adding water turns it blue again.
Pink hydrated cobalt(II) chloride loses water when heated to become blue anhydrous cobalt(II) chloride. Adding water turns it pink again.
Adding water to the anhydrous solid (and seeing the colour return) is used as a test for water.
Equilibrium
In a closed system 密闭系统 (where nothing enters or leaves), a reversible reaction reaches equilibrium 平衡 when:
the rate of the forward reaction 正反应 equals the rate of the reverse reaction 逆反应, and
the concentrations of the reactants and products are no longer changing.
Changing the position of equilibrium
The position of equilibrium 平衡位置 tells you whether there are more reactants or more products. You can move it:
Temperature: heating moves the equilibrium in the direction that takes in heat (the endothermic 吸热反应 direction); cooling moves it in the direction that gives out heat (the exothermic 放热反应 direction).
Pressure (gases): more pressure moves the equilibrium to the side with fewer gas molecules.
Concentration: adding more of a substance moves the equilibrium to the other side, to use it up.
A catalyst does not move the position of equilibrium. It only helps the reaction reach equilibrium faster.
The sulfur dioxide comes from burning sulfur 硫 (or roasting sulfide ores); the oxygen 氧气 comes from the air.
Typical conditions: a temperature of $450\,{}^{\circ}\text{C}$, a pressure of about $2$ atm ($200$ kPa), and a vanadium(V) oxide 五氧化二钒 catalyst.
Why these conditions are chosen
The conditions are a compromise 折中:
A higher pressure would give more product, but very high pressure is dangerous and expensive, so a medium pressure is used.
A lower temperature would give more product (both forward reactions are exothermic), but the reaction would be too slow, so a fairly high temperature is used to keep a good rate.
The catalyst speeds up the reaction without changing the position of equilibrium, which lowers cost.
Español
Principio de Le ChatelierEquilibrio dinámico: las velocidades convergen
Algunas reacciones son reversibles 可逆反应: los productos pueden reaccionar para formar nuevamente los reactivos. Esto se representa con el símbolo $\rightleftharpoons$.
Calentar el sulfato de cobre azul hace evaporar el agua; añadir agua lo vuelve azul nuevamente
Cambio de dirección
Un ejemplo claro utiliza compuestos hidratados 水合 y anhidros 无水:
El sulfato de cobre(II) hidratado azul, al calentarse, pierde su agua para convertirse en sulfato de cobre(II) anhidro blanco. Añadir agua lo vuelve azul nuevamente.
El cloruro de cobalto(II) hidratado rosa pierde agua al calentarse para convertirse en cloruro de cobalto(II) anhidro azul. Añadir agua lo vuelve rosa nuevamente.
Añadir agua al sólido anhidro (y ver que regresa el color) se usa como prueba para detectar agua.
Equilibrio
En un sistema cerrado 密闭系统 (donde nada entra ni sale), una reacción reversible alcanza el equilibrio 平衡 cuando:
la velocidad de la reacción directa 正反应 es igual a la velocidad de la reacción inversa 逆反应, y
las concentraciones de los reactivos y los productos ya no cambian.
Cambio en la posición del equilibrio
La posición del equilibrio 平衡位置 te indica si hay más reactivos o más productos. Puedes moverla:
Temperatura: calentar desplaza el equilibrio en la dirección que absorbe calor (dirección endotérmica 吸热反应); enfriar la desplaza en la dirección que libera calor (dirección exotérmica 放热反应).
Presión (gases): mayor presión desplaza el equilibrio hacia el lado con menos moléculas de gas.
Concentración: añadir más de una sustancia desplaza el equilibrio hacia el otro lado para consumirla.
Un catalizador no desplaza la posición del equilibrio. Solo ayuda a que la reacción alcance el equilibrio más rápido.
El hidrógeno 氢气 proviene del metano 甲烷 (gas natural); el nitrógeno 氮气 proviene del aire.
Condiciones típicas: una temperatura de $450\,{}^{\circ}\text{C}$, una presión de aproximadamente $200$ atm ($20\,000$ kPa) y un catalizador de hierro 铁.
Proceso Contact
El proceso Contact 接触法 convierte dióxido de azufre en trióxido de azufre:
El dióxido de azufre proviene de la combustión del azufre 硫 (o el tostado de minerales sulfurados); el oxígeno 氧气 proviene del aire.
Condiciones típicas: una temperatura de $450\,{}^{\circ}\text{C}$, una presión de aproximadamente $2$ atm ($200$ kPa) y un catalizador de óxido de vanadio(V) 五氧化二钒.
Por qué se eligen estas condiciones
Las condiciones son un compromiso 折中:
Una presión más alta produciría más producto, pero una presión muy alta es peligrosa y costosa, por lo que se usa una presión media.
Una temperatura más baja produciría más producto (ambas reacciones directas son exotérmicas), pero la reacción sería demasiado lenta, por lo que se usa una temperatura relativamente alta para mantener una buena velocidad.
El catalizador acelera la reacción sin cambiar la posición del equilibrio, lo que reduce costos.
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Desplazando un equilibrio
Cambie la temperatura, la presión o la concentración y observe cómo una reacción reversible se desplaza hacia un nuevo equilibrio.
1 Use a Roman numeral to indicate the oxidation number of an element in a compound
2 Define redox reactions as involving simultaneous oxidation and reduction
3 Define oxidation as gain of oxygen and reduction as loss of oxygen
6 Define oxidation in terms of: (a) loss of electrons (b) an increase in oxidation number
7 Define reduction in terms of: (a) gain of electrons (b) a decrease in oxidation number
4 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of oxygen
8 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of electrons
5 Identify oxidation and reduction in redox reactions
9 Identify redox reactions by changes in oxidation number using: (a) the oxidation number of elements in their uncombined state is zero (b) the oxidation number of a monatomic ion is the same as the charge on the ion (c) the sum of the oxidation numbers in a compound is zero (d) the sum of the oxidation numbers in an ion is equal to the charge on the ion
10 Identify redox reactions by the colour changes involved when using acidified aqueous potassium manganate(VII) or aqueous potassium iodide
11 Define an oxidising agent as a substance that oxidises another substance and is itself reduced
12 Define a reducing agent as a substance that reduces another substance and is itself oxidised
13 Identify oxidising agents and reducing agents in redox reactions
Español
Core
Suplemento
1 Use un número romano para indicar el número de oxidación de un elemento en un compuesto
2 Defina las reacciones redox como aquellas que implican simultáneamente oxidación y reducción
3 Defina la oxidación como ganancia de oxígeno y la reducción como pérdida de oxígeno
6 Defina la oxidación en términos de: (a) pérdida de electrones (b) aumento del número de oxidación
7 Defina la reducción en términos de: (a) ganancia de electrones (b) disminución del número de oxidación
4 Identifique las reacciones redox como aquellas que implican ganancia y pérdida de oxígeno
8 Identifique las reacciones redox como aquellas que implican ganancia y pérdida de electrones
5 Identifique la oxidación y la reducción en las reacciones redox
9 Identifique las reacciones redox mediante los cambios en el número de oxidación utilizando: (a) el número de oxidación de los elementos en su estado no combinado es cero (b) el número de oxidación de un ion monoatómico es igual a la carga del ion (c) la suma de los números de oxidación en un compuesto es cero (d) la suma de los números de oxidación en un ion es igual a la carga del ion
10 Identifique las reacciones redox por los cambios de color involucrados al usar permanganato de potasio(VII) acuoso acidificado o yoduro de potasio acuoso
11 Defina un agente oxidante como una sustancia que oxida a otra sustancia y se reduce a sí misma
12 Defina un agente reductor como una sustancia que reduce a otra sustancia y se oxida a sí misma
13 Identifique agentes oxidantes y reductores en las reacciones redox
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Oxidation 氧化 and reduction 还原 always happen at the same time, in what is called a redox reaction 氧化还原反应. ('Redox' is short for reduction–oxidation.)
There are three ways to describe oxidation and reduction:
Oxygen: oxidation is the gain of oxygen; reduction is the loss of oxygen.
Electrons 电子: oxidation is the loss of electrons; reduction is the gain of electrons.
Oxidation number 氧化数: in oxidation the oxidation number goes up; in reduction it goes down.
A useful memory aid is OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — of electrons.
Oxidation number rules
The oxidation number is shown by a Roman numeral, as in iron(II) and iron(III). The rules are:
An element that is not combined has an oxidation number of $0$.
A single-atom ion has an oxidation number equal to its charge (so $\text{Na}^{+}$ is $+1$).
The oxidation numbers in a compound add up to $0$.
The oxidation numbers in an ion add up to the charge on the ion.
Worked example. Find the oxidation number of manganese in the manganate(VII) ion, $\text{MnO}_4^{-}$. Each oxygen is $-2$, and there are four of them, giving $4 \times (-2) = -8$. The oxidation numbers in an ion must add up to the charge on the ion, which here is $-1$. So if manganese is $x$, then $x + (-8) = -1$, giving $x = +7$ - exactly what the (VII) in the name tells you. Set the total to the ion's charge, not to zero: zero is only for a neutral compound.
Oxidising and reducing agents
An oxidising agent 氧化剂 oxidises another substance, and is itself reduced.
A reducing agent 还原剂 reduces another substance, and is itself oxidised.
Some redox reactions show clear colour changes:
Acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾 is purple. When it acts as an oxidising agent it is reduced, and the purple colour fades to colourless.
Potassium iodide 碘化钾 is colourless. When it is oxidised, red-brown iodine 碘 is formed.
Español
La oxidación 氧化 y la reducción 还原 siempre ocurren al mismo tiempo, en lo que se llama reacción redox 氧化还原反应. ('Redox' es abreviatura de reducción–oxidación).
Hay tres formas de describir la oxidación y la reducción:
Oxígeno: la oxidación es la ganancia de oxígeno; la reducción es la pérdida de oxígeno.
Electrones 电子: la oxidación es la pérdida de electrones; la reducción es la ganancia de electrones.
Número de oxidación 氧化数: en la oxidación el número de oxidación sube; en la reducción baja.
Un útil recordatorio es OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — de electrones.
Los electrones pasan de la sustancia que se oxida (los pierde) a la que se reduce (los gana) — siempre ocurren juntos
Reglas del número de oxidación
El número de oxidación se indica con un numeral romano, como en hierro(II) y hierro(III). Las reglas son:
Un elemento que no está combinado tiene un número de oxidación de $0$.
Un ion de un solo átomo tiene un número de oxidación igual a su carga (por ejemplo, $\text{Na}^{+}$ es $+1$).
Los números de oxidación en un compuesto suman $0$.
Los números de oxidación en un ion suman la carga del ion.
Ejemplo resuelto. Encuentra el número de oxidación del manganeso en el ion manganato(VII), $\text{MnO}_4^{-}$. Cada oxígeno es $-2$, y hay cuatro de ellos, dando $4 \times (-2) = -8$. Los números de oxidación en un ion deben sumar la carga del ion, que aquí es $-1$. Entonces, si el manganeso es $x$, entonces $x + (-8) = -1$, lo que da $x = +7$ — exactamente lo que el (VII) en el nombre te indica. Establece el total en la carga del ion, no en cero: cero es solo para un compuesto neutro.
Agentes oxidantes y reductores
Un agente oxidante 氧化剂 oxida a otra sustancia, y es él mismo reducido.
Un agente reductor 还原剂 reduce a otra sustancia, y es él mismo oxidado.
Algunas reacciones redox muestran cambios de color claros:
El manganato de potasio(VII) acidificado 高锰酸钾 es púrpura. Cuando actúa como agente oxidante es reducido, y el color púrpura se desvanece hasta volverse incoloro.
El yoduro de potasio 碘化钾 es incoloro. Cuando se oxida, se forma yodo 碘 rojo-marrón.
El manganato de potasio(VII) es púrpura oscuro; a medida que se reduce (o se diluye) el púrpura se desvanece hasta volverse incoloro
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La oxidación y la reducción ocurren juntas
Paso a paso en una reacción redox. Una sustancia pierde electrones mientras otra los gana; nunca puedes tener uno sin el otro.
Explain a faster rate with collision theory: successful collisions happen more often. Concentration, pressure and surface area all raise how often particles collide; a higher temperature does that and gives more particles enough energy.
A catalyst lowers the activation energy and speeds the reaction up, but is not used up and does not change $\Delta H$ or the position of equilibrium.
At equilibrium the forward and reverse rates are equal and the concentrations stop changing — it does not mean the amounts of reactant and product are equal.
Use Le Chatelier's principle: raising temperature favours the endothermic direction; raising pressure favours the side with fewer gas molecules; adding a substance shifts the equilibrium away from it.
Redox — OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain of electrons. They always happen together, and an oxidising agent is itself reduced.
Español
Explica una velocidad más rápida con la teoría de colisiones: las colisiones exitosas ocurren con mayor frecuencia. La concentración, la presión y el área superficial aumentan la frecuencia con la que colisionan las partículas; una temperatura más alta hace eso y además da a más partículas suficiente energía.
Un catalizador disminuye la energía de activación y acelera la reacción, pero no se consume y no cambia$\Delta H$ ni la posición del equilibrio.
En el equilibrio, las velocidades directa e inversa son iguales y las concentraciones dejan de cambiar — esto no significa que las cantidades de reactivo y producto sean iguales.
Usa el principio de Le Chatelier: aumentar la temperatura favorece la dirección endotérmica; aumentar la presión favorece el lado con menos moléculas de gas; añadir una sustancia desplaza el equilibrio alejándolo de ella.
Redox — OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain of electrons. Siempre ocurren juntas, y un agente oxidante es él mismo reducido.
1 Describe the characteristic properties of acids in terms of their reactions with: (a) metals (b) bases (c) carbonates
2 Describe acids in terms of their effect on: (a) litmus (b) thymolphthalein (c) methyl orange
3 State that bases are oxides or hydroxides of metals and that alkalis are soluble bases
4 Describe the characteristic properties of bases in terms of their reactions with: (a) acids (b) ammonium salts
5 Describe alkalis in terms of their effect on: (a) litmus (b) thymolphthalein (c) methyl orange
6 State that aqueous solutions of acids contain $\text{H}^+$ ions and aqueous solutions of alkalis contain $\text{OH}^-$ ions
9 Define acids as proton donors and bases as proton acceptors
10 Define a strong acid as an acid that is completely dissociated in aqueous solution and a weak acid as an acid that is partially dissociated in aqueous solution
11 State that hydrochloric acid is a strong acid, as shown by the symbol equation, $\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{H}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq})$
12 State that ethanoic acid is a weak acid, as shown by the symbol equation, $\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$
7 Describe how to compare hydrogen ion concentration, neutrality, relative acidity and relative alkalinity in terms of colour and pH using universal indicator paper
8 Describe the neutralisation reaction between an acid and an alkali to produce water, $\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describir las propiedades características de los ácidos en términos de sus reacciones con: (a) metales (b) bases (c) carbonatos
2 Describir los ácidos en términos de su efecto sobre: (a) tornasol (b) timolftaleína (c) naranja de metilo
3 Indicar que las bases son óxidos o hidróxidos de metales y que los álcalis son bases solubles
4 Describir las propiedades características de las bases en términos de sus reacciones con: (a) ácidos (b) sales de amonio
5 Describir los álcalis en términos de su efecto sobre: (a) tornasol (b) timolftaleína (c) naranja de metilo
6 Indicar que las soluciones acuosas de ácidos contienen iones $\text{H}^+$ y que las soluciones acuosas de álcalis contienen iones $\text{OH}^-$
9 Definir los ácidos como donadores de protones y las bases como aceptores de protones
10 Definir un ácido fuerte como un ácido que se disocia completamente en solución acuosa y un ácido débil como un ácido que se disocia parcialmente en solución acuosa
11 Indicar que el ácido clorhídrico es un ácido fuerte, como lo muestra la ecuación simbólica, $\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{H}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq})$
12 Indicar que el ácido etanoico es un ácido débil, como lo muestra la ecuación simbólica, $\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$
7 Describir cómo comparar la concentración de iones de hidrógeno, neutralidad, acidez relativa y alcalinidad relativa en términos de color y pH utilizando papel indicador universal
8 Describir la reacción de neutralización entre un ácido y un álcali para producir agua, $\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
An acid 酸 is a substance that forms hydrogen ions ($\text{H}^{+}$) when dissolved in water. Acids have three typical reactions:
with metals 金属: acid + metal → a salt 盐 + hydrogen 氢气
with bases: acid + base 碱 → a salt + water (this is neutralisation 中和)
with carbonates 碳酸盐: acid + carbonate → a salt + water + carbon dioxide 二氧化碳
Describing what you see
Naming the products is only half of what the exam wants. "State the observations" asks what you would see with your eyes, and it carries its own marks - so learn the words:
So for magnesium added to hydrochloric acid, a full answer is: effervescence, and the solid dissolves (and the tube gets warm). For copper(II) oxide added to warm sulfuric acid: the black solid dissolves and the solution turns blue.
Two rules save most of the lost marks. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see hydrogen, you can only see the bubbles, so write effervescence. And do not write a name you cannot see: "a salt forms" is a conclusion, not an observation.
Indicators
An indicator 指示剂 is a dye that changes colour to show whether a solution is acidic or alkaline.
Indicator
In acid
In alkali
litmus 石蕊
red
blue
thymolphthalein 百里酚酞
colourless
blue
methyl orange 甲基橙
red
yellow
Aqueous solutions of acids contain hydrogen ions 离子 ($\text{H}^{+}$). Aqueous solutions of alkalis contain hydroxide ions ($\text{OH}^{-}$).
Español
Un ácido 酸 es una sustancia que forma iones de hidrógeno ($\text{H}^{+}$) cuando se disuelve en agua. Los ácidos tienen tres reacciones típicas:
Los ácidos reaccionan con metales, bases y carbonatos para dar diferentes productos
con metales 金属: ácido + metal → una sal 盐 + hidrógeno 氢气
con bases: ácido + base 碱 → una sal + agua (esto es neutralización 中和)
con carbonatos 碳酸盐: ácido + carbonato → una sal + agua + dióxido de carbono 二氧化碳
Describiendo lo que se observa
Nombrar los productos es solo la mitad de lo que pide el examen. "Indica las observaciones" pregunta qué verías con tus ojos, y tiene sus propios puntos - así que aprende las palabras:
nombra el color, ej. se pone azul (sales de cobre)
el burbujeo que se detiene
no hay más efervescencia - el ácido se ha consumido
Así que para magnesio añadido a ácido clorhídrico, una respuesta completa es: efervescencia, y el sólido se disuelve (y el tubo se calienta). Para óxido de cobre(II) añadido a ácido sulfúrico tibia: el sólido negro se disuelve y la solución se pone azul.
Dos reglas salvan la mayoría de los puntos perdidos. Nunca escribas "se desprende hidrógeno" como una observación - no puedes ver el hidrógeno, solo puedes ver las burbujas, así que escribe efervescencia. Y no escribas un nombre que no puedas ver: "se forma una sal" es una conclusión, no una observación.
Indicadores
Un indicador 指示剂 es un tinte que cambia de color para mostrar si una solución es ácida o alcalina.
Indicador
En ácido
En álcali
papel tornasol 石蕊
rojo
azul
timolftaleína 百里酚酞
incoloro
azul
naranja de metilo 甲基橙
rojo
amarillo
Las soluciones acuosas de ácidos contienen iones de hidrógeno (iones 离子$\text{H}^{+}$). Las soluciones acuosas de álcalis contienen iones hidróxido ($\text{OH}^{-}$).
Papel tornasol: el tornasol azul se pone rojo en un ácido, y el tornasol rojo se pone azul en un álcali
Bases are oxides 氧化物 or hydroxides 氢氧化物 of metals. An alkali 可溶性碱 is a base that dissolves in water (a soluble base).
Bases have two typical reactions:
with acids: base + acid → a salt + water (neutralisation again)
with ammonium salts 铵盐: this releases ammonia gas.
Español
Las bases son óxidos 氧化物 o hidróxidos 氢óxidos de metales. Un álcali 可溶性碱 es una base que se disuelve en agua (una base soluble).
Las bases tienen dos reacciones típicas:
con ácidos: base + ácido → una sal + agua (neutralización otra vez)
con sales de amonio 铵盐: esto libera gas amoníaco.
Tiras de pH: los álcalis ponen el indicador universal púrpura o azul (pH > 7)
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Observa el pH durante la neutralización
Añadir un álcali a un ácido eleva el pH. Cerca del punto final, el pH sube bruscamente; ese salto pronunciado es donde el ácido acaba de ser neutralizado.
7.1
Strong and weak acids · Ácidos fuertes y débiles
English
An acid is a proton 质子 donor — it gives away $\text{H}^{+}$ ions (a hydrogen ion is just a proton). A base is a proton acceptor.
How strong an acid is depends on how much of it splits into ions in water:
A strong acid 强酸 is completely dissociated 电离 (fully split into ions) in water. Hydrochloric acid 盐酸 is strong:
La escala de pH va de 0 a 14 e indica qué tan ácida o alcalina es una solución. Una mayor concentración de iones de hidrógeno significa un pH más bajo.
Puedes encontrar el pH usando un indicador universal 通用指示剂, que toma diferentes colores:
pH
Tipo
Color del indicador universal
debajo de 7
ácido 酸性
rojo / naranja / amarillo
exactamente 7
neutro 中性
verde
encima de 7
alcalino 碱性
azul / púrpura
El indicador universal se pone rojo en un ácido fuerte, verde en neutro (pH 7), y púrpura en un álcali fuerte
Cuando un ácido y un álcali reaccionan, los iones $\text{H}^{+}$ y $\text{OH}^{-}$ se unen para formar agua:
Desliza el pH o toca una sustancia — limón, agua, jabón, cloro. El indicador cambia de rojo→verde→morado, y cada paso hacia abajo en el pH representa diez veces más iones H⁺.
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Una curva de titulación
Añada álcali al ácido y observe cómo sube el pH. El salto brusco es donde el ácido se neutraliza justo.
7.2
Oxides · Óxidos
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Classify oxides as acidic, including $\text{SO}_2$ and $\text{CO}_2$, or basic, including $\text{CuO}$ and $\text{CaO}$, related to metallic and non-metallic character
2 Describe amphoteric oxides as oxides that react with acids and with bases to produce a salt and water
3 Classify $\text{Al}_2\text{O}_3$ and $\text{ZnO}$ as amphoteric oxides
Español
Núcleo
Suplemento
1 Clasificar los óxidos como ácidos, incluyendo $\text{SO}_2$ y $\text{CO}_2$, o básicos, incluyendo $\text{CuO}$ y $\text{CaO}$, en relación con el carácter metálico y no metálico
2 Describir los óxidos anfóteros como aquellos que reaccionan con ácidos y con bases para producir una sal y agua
3 Clasificar $\text{Al}_2\text{O}_3$ y $\text{ZnO}$ como óxidos anfóteros
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Oxides can be sorted by how they behave:
Acidic oxides are oxides of non-metals, such as $\text{SO}_2$ and $\text{CO}_2$.
Basic oxides are oxides of metals, such as $\text{CuO}$ and $\text{CaO}$.
Amphoteric 两性 oxides react with both acids and bases to make a salt and water. $\text{Al}_2\text{O}_3$ and $\text{ZnO}$ are amphoteric.
So metal oxides tend to be basic and non-metal oxides tend to be acidic.
Español
Los óxidos pueden clasificarse según su comportamiento:
Óxidos ácidos son óxidos de no metales, como $\text{SO}_2$ y $\text{CO}_2$.
Óxidos básicos son óxidos de metales, como $\text{CuO}$ y $\text{CaO}$.
Óxidos anfotéricos 两性 reaccionan tanto con ácidos como con bases para formar una sal y agua. El $\text{Al}_2\text{O}_3$ y el $\text{ZnO}$ son anfotéricos.
Así que los óxidos de metal tienden a ser básicos y los óxidos de no metal tienden a ser ácidos.
La piedra caliza es mayormente carbonato de calcio — un carbonato de metal que actúa como base y neutraliza ácidos
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Laboratorio de tipo de óxido
Clasificar los óxidos según su comportamiento con ácidos y bases.
1 Describe the preparation, separation and purification of soluble salts by reaction of an acid with: (a) an alkali by titration (b) excess metal (c) excess insoluble base (d) excess insoluble carbonate
4 Describe the preparation of insoluble salts by precipitation
2 Describe the general solubility rules for salts: (a) sodium, potassium and ammonium salts are soluble (b) nitrates are soluble (c) chlorides are soluble, except lead and silver (d) sulfates are soluble, except barium, calcium and lead (e) carbonates are insoluble, except sodium, potassium and ammonium (f) hydroxides are insoluble, except sodium, potassium, ammonium and calcium (partially)
3 Define a hydrated substance as a substance that is chemically combined with water and an anhydrous substance as a substance containing no water
5 Define the term water of crystallisation as the water molecules present in hydrated crystals, including $\text{CuSO}_4\bullet5\text{H}_2\text{O}$ and $\text{CoCl}_2\bullet6\text{H}_2\text{O}$
Español
Fundamental
Complementario
1 Describir la preparación, separación y purificación de sales solubles mediante la reacción de un ácido con: (a) una base por titulación (b) exceso de metal (c) exceso de base insoluble (d) exceso de carbonato insoluble
4 Describir la preparación de sales insolubles por precipitación
2 Describir las reglas generales de solubilidad para las sales: (a) las sales de sodio, potasio y amonio son solubles (b) los nitratos son solubles (c) los cloruros son solubles, excepto el plomo y la plata (d) los sulfatos son solubles, excepto el bario, el calcio y el plomo (e) los carbonatos son insolubles, excepto el sodio, el potasio y el amonio (f) los hidróxidos son insolubles, excepto el sodio, el potasio, el amonio y el calcio (parcialmente)
3 Definir una sustancia hidratada como aquella que está químicamente combinada con agua, y una sustancia anhidra como aquella que no contiene agua
5 Definir el término agua de cristalización como las moléculas de agua presentes en los cristales hidratados, incluyendo $\text{CuSO}_4\bullet5\text{H}_2\text{O}$ y $\text{CoCl}_2\bullet6\text{H}_2\text{O}$
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Whether a salt can be made by a certain method depends on whether it is soluble 可溶 (dissolves) or insoluble 不溶 (does not dissolve).
Solubility rules
Salt type
Rule
sodium, potassium, ammonium salts
all soluble
nitrates 硝酸盐
all soluble
chlorides 氯化物
soluble, except lead and silver
sulfates 硫酸盐
soluble, except barium, calcium and lead
carbonates
insoluble, except sodium, potassium and ammonium
hydroxides
insoluble, except sodium, potassium, ammonium and (partly) calcium
Making a soluble salt
You react an acid with one of these:
an alkali, using titration 滴定 (since both are solutions, you must measure the exact volumes);
an excess 过量 of a metal, an insoluble base, or an insoluble carbonate.
When you use an excess of a solid, you then filter 过滤 to remove the leftover solid. Finally you evaporate 蒸发 some water and let the solution crystallise 结晶 to get the salt.
Worked example. Which method would you use to prepare (a) copper(II) sulfate and (b) barium sulfate? Check the solubility rules first. (a) Copper(II) sulfate is soluble (only barium, calcium and lead sulfates are not), so make it from an insoluble solid and an acid: add excess copper(II) oxide to warm dilute sulfuric acid, filter off the leftover solid, then evaporate some water and crystallise. (b) Barium sulfate is insoluble, so make it by precipitation: mix two solutions that each carry one of the needed ions, then filter, wash and dry the solid. The solubility of the salt you want is what decides the method - consult the rules before you choose.
Making an insoluble salt
An insoluble salt is made by precipitation 沉淀: mix two solutions that each contain one of the needed ions, and the insoluble salt forms as a solid. You then filter, wash and dry it.
Water in salts
A hydrated 水合 substance is chemically joined with water.
An anhydrous 无水 substance contains no water.
The water molecules inside hydrated crystals are called the water of crystallisation 结晶水. For example, $\text{CuSO}_4 \bullet 5\text{H}_2\text{O}$ has five water molecules for each formula unit.
Español
Si una sal puede hacerse por un método determinado depende de si es soluble 可溶 (se disuelve) o insoluble 不溶 (no se disuelve).
Reglas de solubilidad
Tipo de sal
Regla
sales de sodio, potasio, amonio
todas solubles
nitratos 硝酸盐
todas solubles
cloruros 氯化物
solubles, excepto plomo y plata
sulfatos 硫酸盐
solubles, excepto bario, calcio y plomo
carbonatos
insolubles, excepto sodio, potasio y amonio
hidróxidos
insolubles, excepto sodio, potasio, amonio y (parcialmente) calcio
Hacer una sal soluble
Reaccionas un ácido con uno de estos:
un álcali, usando titulación 滴定 (ya que ambos son soluciones, debes medir los volúmenes exactos);
un exceso 过量 de un metal, una base insoluble, o un carbonato insoluble.
Cuando usas un exceso de un sólido, luego filtras 过滤 para eliminar el sólido sobrante. Finalmente evaporas 蒸发 algo de agua y dejas que la solución cristalice 结晶 para obtener la sal.
Hacer una sal soluble a partir de un sólido insoluble: reaccionar con exceso, filtrar el exceso, evaporar, luego cristalizarDejar que la solución cristalice lentamente da cristales bien formados — aquí, los cristales azules de sulfato de cobre(II)
Ejemplo resuelto. ¿Qué método usarías para preparar (a) sulfato de cobre(II) y (b) sulfato de bario? Revisa primero las reglas de solubilidad. (a) El sulfato de cobre(II) es soluble (solo los sulfatos de bario, calcio y plomo no lo son), así que hazlo a partir de un sólido insoluble y un ácido: añade exceso de óxido de cobre(II) a ácido sulfúrico diluido tibia, filtra el sólido sobrante, luego evapora algo de agua y cristaliza. (b) El sulfato de bario es insoluble, así que hazlo por precipitación: mezcla dos soluciones que cada una contengan uno de los iones necesarios, luego filtra, lava y seca el sólido. La solubilidad de la sal que quieres es lo que decide el método - consulta las reglas antes de elegir.
Hacer una sal insoluble
Una sal insoluble se hace por precipitación 沉淀: mezclas dos soluciones que cada una contienen uno de los iones necesarios, y la sal insoluble se forma como un sólido. Luego la filtras, lavas y secas.
Mezclar dos soluciones que cada una porta uno de los iones necesarios hace que la sal insoluble aparezca como un precipitado sólido, que luego filtras
Agua en sales
Una sustancia hidratada 水合 está químicamente unida al agua.
Una sustancia anhidra 无水 no contiene agua.
Las moléculas de agua dentro de los cristales hidratados se llaman agua de cristalización 结晶水. Por ejemplo, $\text{CuSO}_4 \bullet 5\text{H}_2\text{O}$ tiene cinco moléculas de agua por cada unidad fórmula.
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Preparación de una sal soluble
Siga el método. Reaccione un ácido con una base insoluble en exceso, filtre lo sobrante, luego evapore y cristalice para obtener cristales puros de sal.
Learn the three acid reactions: acid + metal → salt + hydrogen; acid + base → salt + water (neutralisation); acid + carbonate → salt + water + carbon dioxide.
Strong and weak describe how much the acid splits into ions (dissociation), not how concentrated it is. A strong acid is fully dissociated; a weak acid only partly.
A lower pH means a higher hydrogen-ion concentration. pH 7 is neutral, below 7 is acidic, above 7 is alkaline.
Choose the salt method by solubility: a soluble salt is made from an acid + excess solid (then filter, evaporate, crystallise), or by titration with an alkali; an insoluble salt is made by precipitation (mix two solutions, then filter).
Learn the solubility rules — all sodium, potassium, ammonium and nitrate salts are soluble.
Español
Aprende las tres reacciones de los ácidos: ácido + metal → sal + hidrógeno; ácido + base → sal + agua (neutralización); ácido + carbonato → sal + agua + dióxido de carbono.
Fuerte y débil describen cuánto se separa el ácido en iones (disociación), no qué tan concentrado está. Un ácido fuerte está totalmente disociado; un ácido débil solo parcialmente.
Un pH más bajo significa una mayor concentración de iones de hidrógeno. pH 7 es neutro, debajo de 7 es ácido, encima de 7 es alcalino.
Elige el método de la sal por solubilidad: una sal soluble se hace de un ácido + exceso de sólido (luego filtra, evapora, cristaliza), o por titulación con un álcali; una sal insoluble se hace por precipitación (mezcla dos soluciones, luego filtra).
Aprende las reglas de solubilidad — todas las sales de sodio, potasio, amonio y nitrato son solubles.
1 Describe the Periodic Table as an arrangement of elements in periods and groups and in order of increasing proton number/atomic number
2 Describe the change from metallic to non‑metallic character across a period
3 Describe the relationship between group number and the charge of the ions formed from elements in that group
4 Explain similarities in the chemical properties of elements in the same group of the Periodic Table in terms of their electronic configuration
5 Explain how the position of an element in the Periodic Table can be used to predict its properties
6 Identify trends in groups, given information about the elements
Español
Núcleo
Complementario
1 Describir la Tabla Periódica como una disposición de elementos en periodos y grupos, ordenados según el número atómico/protonico creciente
2 Describir el cambio del carácter metálico al no metálico a lo largo de un periodo
3 Describir la relación entre el número de grupo y la carga de los iones formados por los elementos de ese grupo
4 Explicar las similitudes en las propiedades químicas de los elementos del mismo grupo de la Tabla Periódica en términos de su configuración electrónica
5 Explicar cómo la posición de un elemento en la Tabla Periódica puede utilizarse para predecir sus propiedades
6 Identificar tendencias en los grupos, dada información sobre los elementos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The Periodic Table 周期表 arranges all the elements 元素 in order of increasing proton number 质子数 (the atomic number 原子序数). The horizontal rows are called periods 周期 and the vertical columns are called groups 族.
A few key patterns:
Across a period, the elements change from metals 金属 on the left to non-metals 非金属 on the right.
The group number tells you the charge of the ions 离子 that the elements form. Group I forms $+1$ ions, Group II forms $+2$ ions, and Group VII forms $-1$ ions.
Elements in the same group have similar chemical properties. This is because they have the same number of outer-shell electrons 电子 (the same outer electronic configuration 电子排布).
Because of these patterns, you can use an element's position to predict its properties.
Español
La tabla periódica organiza los elementos según su número atómico.
La Tabla Periódica 周期表 ordena todos los elementos 元素 en orden creciente de número de protones 质子数 (el número atómico 原子序数). Las filas horizontales se llaman períodos 周期 y las columnas verticales se llaman grupos 族.
Algunos patrones clave:
A lo largo de un período, los elementos cambian de metales 金属 a la izquierda a no metales 非金属 a la derecha.
El número del grupo indica la carga de los iones 离子 que forman los elementos. El Grupo I forma iones $+1$, el Grupo II forma iones $+2$ y el Grupo VII forma iones $-1$.
Los elementos del mismo grupo tienen propiedades químicas similares. Esto se debe a que tienen el mismo número de electrones 电子 en su capa externa (la misma configuración electrónica externa 电子排布).
Debido a estos patrones, puedes usar la posición de un elemento para predecir sus propiedades.
Los grupos son las columnas y los períodos son las filas; los metales están a la izquierda de la línea escalonada y los no metales a la derecha
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Detectar una tendencia en un periodo
Al leer a lo largo de un periodo, las propiedades cambian según un patrón regular y repetitivo. Cambia la tendencia para observar cómo varía el radio atómico, la energía de ionización o el punto de fusión elemento por elemento.
Group I — the alkali metals · Grupo I — Los metales alcalinos
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe the Group I alkali metals, lithium, sodium and potassium, as relatively soft metals with general trends down the group, limited to: (a) decreasing melting point (b) increasing density (c) increasing reactivity
2 Predict the properties of other elements in Group I, given information about the elements
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describir los metales alcalinos del Grupo I, litio, sodio y potasio, como metales relativamente blandos con tendencias generales a lo largo del grupo, limitadas a: (a) punto de fusión decreciente (b) densidad creciente (c) reactividad creciente
2 Predecir las propiedades de otros elementos del Grupo I, dada información sobre los elementos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Group I elements are the alkali metals 碱金属: lithium 锂, sodium 钠 and potassium 钾. They are soft 柔软 metals (you can cut them with a knife).
Going down the group, there are clear trends 趋势:
Property
Trend going down the group
melting point 熔点
decreases
density 密度
increases
reactivity 活泼性
increases
You can use these trends to predict the properties of other Group I elements. For example, rubidium (below potassium) would be even more reactive and have an even lower melting point.
Reaction with water, and what you see
This is the reaction the exam asks about most. Every Group I metal reacts with water to give an alkali (the metal hydroxide) plus hydrogen - which is exactly why they are called the alkali metals:
"Describe what you see" is worth marks of its own, so learn the list for sodium on water:
it floats - the metal is less dense than water.
it melts into a ball - the reaction gives out heat, and the metal's melting point is low.
it moves about on the surface - the hydrogen jetting off pushes it around.
there is effervescence 泡腾 (fizzing) - the hydrogen gas escaping.
it gets smaller and disappears as it is used up.
the solution turns alkaline, so universal indicator goes purple (it is now $\text{NaOH}$).
The trend shows up in how violent this is: lithium fizzes steadily but does not melt; sodium melts into a ball and darts around; potassium is fast enough to ignite its own hydrogen, burning with a lilac flame. Two answers to avoid: "hydrogen is given off" is not an observation (you cannot see it - say effervescence), and the metal melts because the reaction is exothermic, not because "water is hot".
Español
Los elementos del Grupo I son los metales alcalinos 碱金属: litio 锂, sodio 钠 y potasio 钾. Son metales blandos 柔软 (se pueden cortar con un cuchillo).
El potasio reacciona violentamente con el agua, liberando hidrógeno que arde con una llama lila; la reactividad aumenta al bajar por el Grupo ICada átomo del Grupo I tiene un electrón en su capa externa, lo cual explica por qué reaccionan de manera similar
Al bajar por el grupo, existen tendencias claras:
Propiedad
Tendencia al bajar por el grupo
punto de fusión 熔点
disminuye
densidad 密度
aumenta
reactividad 活泼性
aumenta
Puedes usar estas tendencias para predecir las propiedades de otros elementos del Grupo I. Por ejemplo, el rubidio (debajo del potasio) sería aún más reactivo y tendría un punto de fusión aún más bajo.
Reacción con el agua y lo que se observa
Esta es la reacción sobre la que más se pregunta en los exámenes. Cada metal del Grupo I reacciona con el agua para formar una alcali (hidróxido metálico) más hidrógeno, razón por la cual se llaman metales alcalinos:
"Describe lo que ves" suele valer puntos propios, así que aprende la lista para sodio sobre agua:
flota - el metal es menos denso que el agua.
se funde formando una bola - la reacción libera calor y el punto de fusión del metal es bajo.
se mueve por la superficie - el chorro de hidrógeno que escapa lo empuja.
hay efervescencia 泡腾 (burbujeo) - debido a la salida del gas hidrógeno.
se hace más pequeño y desaparece a medida que se consume.
la solución se vuelve alcalina, por lo que el indicador universal se torna morado (ahora es $\text{NaOH}$).
La tendencia se manifiesta en la violencia de la reacción: el litio burbujea constantemente pero no se funde; el sodio se funde en una bola y corre por la superficie; el potasio es lo suficientemente rápido como para encender su propio hidrógeno, ardiendo con una llama lila. Dos respuestas que debes evitar: decir "se desprende hidrógeno" no es una observación (no se puede ver, di efervescencia), y el metal se funde porque la reacción es exotérmica, no porque "el agua esté caliente".
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Laboratorio de tendencias del Grupo I
Siga los metales del Grupo I hacia abajo en el grupo y observe cómo aumenta la reactividad.
Group VII — the halogens · Grupo VII — Los halógenos
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VII halogens, chlorine, bromine and iodine, as diatomic non-metals with general trends down the group, limited to: (a) increasing density (b) decreasing reactivity
2 State the appearance of the halogens at r.t.p. as: (a) chlorine, a pale yellow-green gas (b) bromine, a red-brown liquid (c) iodine, a grey-black solid
3 Describe and explain the displacement reactions of halogens with other halide ions
4 Predict the properties of other elements in Group VII, given information about the elements
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir los halógenos del Grupo VII, cloro, bromo y yodo, como no metales diatómicos con tendencias generales a lo largo del grupo, limitándose a: (a) aumento de densidad (b) disminución de reactividad
2 Indicar la apariencia de los halógenos a temperatura y presión ambiente (r.t.p.) como: (a) cloro, un gas amarillo-verdoso pálido (b) bromo, un líquido rojo-marrón (c) yodo, un sólido gris-negro
3 Describir y explicar las reacciones de desplazamiento de halógenos con otros iones haluro
4 Predecir las propiedades de otros elementos del Grupo VII, dadas informaciones sobre los elementos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Group VII elements are the halogens 卤素: chlorine 氯气, bromine 溴 and iodine 碘. They are diatomic 双原子 non-metals (each molecule is made of two atoms, such as $\text{Cl}_2$).
Their appearance at room temperature and pressure:
Halogen
Appearance
chlorine
a pale yellow-green gas
bromine
a red-brown liquid
iodine
a grey-black solid
Going down the group, the density increases but the reactivity decreases (the opposite trend to Group I).
Displacement reactions
A more reactive halogen pushes out (displaces) a less reactive halide 卤化物 ion from its solution. This is a displacement reaction 置换反应.
For example, chlorine is more reactive than bromine, so chlorine displaces bromine from potassium bromide:
Worked example. Aqueous chlorine is added to potassium iodide solution; then aqueous iodine is added to potassium bromide solution. What happens in each? Reactivity falls down Group VII: chlorine, then bromine, then iodine. (a) Chlorine is above iodine, so it is more reactive and displaces it: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, and the solution turns red-brown as iodine is released. (b) Iodine is below bromine, so it is less reactive and cannot displace it - there is no reaction and no colour change. "No reaction" is a complete answer worth marks: check the order in the group before you write any equation.
Español
Los elementos del Grupo VII son los halógenos 卤素: cloro 氯气, bromo 溴 e yodo 碘. Son no metales diatómicos 双原子 (cada molécula está formada por dos átomos, como $\text{Cl}_2$).
Su apariencia a temperatura y presión ambiente:
Halógeno
Apariencia
cloro
gas amarillo pálido-verdoso
bromo
líquido rojo-marrón
yodo
sólido gris-negro
Al bajar por el grupo, la densidad aumenta pero la reactividad disminuye (tendencia opuesta a la del Grupo I).
El Grupo I se vuelve más reactivo al bajar, mientras que el Grupo VII se vuelve menos reactivo al bajar — tendencias opuestas
Reacciones de desplazamiento
Un halógeno más reactivo desplaza (empuja fuera) a un ion haluro 卤化物 menos reactivo de su solución. Esta es una reacción de desplazamiento 置换反应.
Por ejemplo, el cloro es más reactivo que el bromo, por lo que desplaza al bromo del bromuro de potasio:
El cloro es más reactivo, por lo que desplaza al bromo de la solución; el bromo liberado torna la solución incolora de color naranja
Ejemplo resuelto. Se añade cloro acuoso a una solución de yoduro de potasio; luego se añade yodo acuoso a una solución de bromuro de potasio. ¿Qué sucede en cada caso? La reactividad disminuye hacia abajo en el Grupo VII: cloro, luego bromo, luego yodo. (a) El cloro está por encima del yodo, por lo que es más reactivo y lo desplaza: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, y la solución se torna rojo-marrón a medida que se libera yodo. (b) El yodo está por debajo del bromo, por lo que es menos reactivo y no puede desplazarlo: no hay reacción ni cambio de color. "No hay reacción" es una respuesta completa que vale puntos; verifica el orden dentro del grupo antes de escribir cualquier ecuación.
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Laboratorio de tendencias del Grupo VII
Siga los halógenos hacia abajo en el grupo y observe cómo disminuye la reactividad.
1 Describe the transition elements as metals that: (a) have high densities (b) have high melting points (c) form coloured compounds (d) often act as catalysts as elements and in compounds
2 Describe transition elements as having ions with variable oxidation numbers, including iron(II) and iron(III)
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describir los elementos de transición como metales que: (a) tienen densidades elevadas (b) tienen puntos de fusión altos (c) forman compuestos coloreados (d) a menudo actúan como catalizadores como elementos y en compuestos
2 Describir los elementos de transición como aquellos que tienen iones con números de oxidación variables, incluyendo el hierro(II) y el hierro(III)
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The transition elements 过渡元素 are the block of metals in the middle of the Periodic Table. Compared with Group I metals, they:
have high densities;
have high melting points;
form coloured 有色compounds 化合物;
often act as catalysts, both as elements and in compounds.
They can also have variable 可变oxidation numbers 氧化数. For example, iron 铁 forms both iron(II) and iron(III) compounds.
Español
Los elementos de transición 过渡元素 son el bloque de metales en el centro de la Tabla Periódica. En comparación con los metales del Grupo I, ellos:
tienen altas densidades;
tienen altos puntos de fusión;
forman compuestos 化合物coloreados 有色;
a menudo actúan como catalizadores, tanto como elementos como en compuestos.
También pueden tener números de oxidación 氧化数variables 可变. Por ejemplo, el hierro 铁 forma tanto compuestos de hierro(II) como de hierro(III).
Los metales de transición forman compuestos coloreados: cada una de estas soluciones contiene un ion diferente de metal de transición
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Laboratorio de elementos de transición
Asociar las propiedades de los metales de transición con ejemplos reales.
Group VIII — the noble gases · Grupo VIII — Los gases nobles
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VIII noble gases as unreactive, monatomic gases and explain this in terms of electronic configuration
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir los gases nobles del Grupo VIII como gases monoatómicos e inertes, y explicar esto en función de su configuración electrónica
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The Group VIII noble gases 稀有气体 are unreactive 不活泼, monatomic 单原子 gases (they exist as single atoms, not as molecules).
They are unreactive because they already have a full outer shell of electrons. This makes them stable, so they do not need to gain, lose or share electrons.
Español
Los gases nobles 稀有气体 del Grupo VIII son inertes 不reactivos, gases monoatómicos 单原子 (existen como átomos individuales, no como moléculas).
Son inertes porque ya poseen una capa externa completa de electrones. Esto los hace estables, por lo que no necesitan ganar, perder o compartir electrones.
Hacer pasar electricidad a través de cada gas noble provoca que brille con un color característico; así funcionan los carteles neón y otras luces
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Laboratorio de gases nobles
Clasificar los usos de los gases nobles según la propiedad que los hace útiles.
The Periodic Table is ordered by proton number. Elements in the same group (column) have the same number of outer electrons, so they react in similar ways; periods are the rows.
Group I (alkali metals) get more reactive going down; Group VII (halogens) get less reactive going down — opposite trends.
A more reactive halogen displaces a less reactive one from a solution of its salt — for example chlorine displaces bromine.
Noble gases are unreactive because they have a full outer shell. Transition elements are hard and dense, form coloured compounds, act as catalysts and have variable oxidation numbers.
Español
La Tabla Periódica está ordenada por número de protones. Los elementos del mismo grupo (columna) tienen el mismo número de electrones externos, por lo que reaccionan de manera similar; los períodos son las filas.
El Grupo I (metales alcalinos) se vuelve más reactivo al bajar; el Grupo VII (halógenos) se vuelve menos reactivo al bajar — tendencias opuestas.
Un halógeno más reactivo desplaza a uno menos reactivo desde una solución de su sal — por ejemplo, el cloro desplaza al bromo.
Los gases nobles son inertes porque tienen una capa externa completa. Los elementos de transición son duros y densos, forman compuestos coloreados, actúan como catalizadores y tienen números de oxidación variables.
Properties of metals · Propiedades de los metales
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Compare the general physical properties of metals and non-metals, including: (a) thermal conductivity (b) electrical conductivity (c) malleability and ductility (d) melting points and boiling points
2 Describe the general chemical properties of metals, limited to their reactions with: (a) dilute acids (b) cold water and steam (c) oxygen
Español
Núcleo
Complemento
1 Compare las propiedades físicas generales de los metales y no metales, incluyendo: (a) conductividad térmica (b) conductividad eléctrica (c) maleabilidad y ductilidad (d) puntos de fusión y ebullición
2 Describa las propiedades químicas generales de los metales, limitadas a sus reacciones con: (a) ácidos diluidos (b) agua fría y vapor (c) oxígeno
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Physical properties
Metals 金属 and non-metals 非金属 behave very differently:
Property
Metals
Non-metals
thermal conductivity 导热性 (conducting heat)
good
poor
electrical conductivity 导电性
good
poor (except graphite)
malleability 展性 and ductility 延性
malleable and ductile
brittle 易碎 (they snap)
melting point 熔点 and boiling point 沸点
usually high
usually low
Chemical properties
Metals react in three main ways:
with dilute acids 酸 → a salt 盐 + hydrogen 氢气
with cold water or steam 蒸汽 → a metal hydroxide (or oxide) + hydrogen
with oxygen 氧气 → a metal oxide 氧化物
Español
Propiedades físicas
Los metales 金属 y los no metales 非金属 se comportan de manera muy diferente:
Propiedad
Metales
No metales
conductividad térmica 导热性 (conducción del calor)
buena
pobre
conductividad eléctrica 导电性
buena
pobre (excepto el grafito)
maleabilidad 展性 y ductilidad 延性
maleables y dúctiles
frágiles 易碎 (se rompen)
punto de fusión 熔点 y punto de ebullición 沸点
generalmente alto
generalmente bajo
Propiedades químicas
Los metales reaccionan de tres formas principales:
con ácidos 酸 diluidos → una sal 盐 + hidrógeno 氢气
con agua fría o vapor 蒸汽 → un hidróxido metálico (u óxido) + hidrógeno
con oxígeno 氧气 → un óxido 氧化物 metálico
Cobre nativo: los metales son brillantes, densos, maleables y conductores del calor y la electricidad
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Enlace metálico
Los iones positivos se sitúan en un mar de electrones deslocalizados — por eso los metales conducen y se doblan. Empuja las capas y el enlace se mantiene.
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Laboratorio de propiedades metálicas
Asocia las propiedades de los metales al modelo de partículas.
1 Describe the uses of metals in terms of their physical properties, including: (a) aluminium in the manufacture of aircraft because of its low density (b) aluminium in the manufacture of overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity (c) aluminium in food containers because of its resistance to corrosion (d) copper in electrical wiring because of its good electrical conductivity and ductility
Español
Fundamental
Suplementario
1 Describir los usos de los metales en función de sus propiedades físicas, incluyendo: (a) el aluminio en la fabricación de aeronaves debido a su baja densidad; (b) el aluminio en la fabricación de cables eléctricos aéreos debido a su baja densidad y buena conductividad eléctrica; (c) el aluminio en recipientes alimenticios debido a su resistencia a la corrosión; (d) el cobre en el cableado eléctrico debido a su buena conductividad eléctrica y ductilidad
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
A metal is chosen for a job because of its physical properties.
Aluminium 铝 is used to make aircraft because of its low density 密度 (it is light).
Aluminium is used for overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity.
Aluminium is used for food containers because it resists corrosion 腐蚀.
Copper 铜 is used for electrical wiring because of its good electrical conductivity and its ductility (it can be drawn into wires).
Español
Un metal se elige para un trabajo específico debido a sus propiedades físicas.
El aluminio 铝 se utiliza para fabricar aeronaves debido a su baja densidad 密度 (es ligero).
El aluminio se utiliza para cables eléctricos aéreos debido a su baja densidad y buena conductividad eléctrica.
El aluminio se utiliza para recipientes de alimentos porque resiste la corrosión 腐蚀.
El cobre 铜 se utiliza para cableado eléctrico debido a su buena conductividad eléctrica y su ductilidad (puede estirarse en forma de alambre).
Las estructuras de las aeronaves utilizan mucho aluminio: es fuerte pero tiene baja densidad, por lo que el avión permanece ligero
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Laboratorio de uso de metales
Elija la propiedad que explica cada uso del metal.
1 Describe an alloy as a mixture of a metal with other elements, including: (a) brass as a mixture of copper and zinc (b) stainless steel as a mixture of iron and other elements such as chromium, nickel and carbon
2 State that alloys can be harder and stronger than the pure metals and are more useful
5 Explain in terms of structure how alloys can be harder and stronger than the pure metals because the different sized atoms in alloys mean the layers can no longer slide over each other
3 Describe the uses of alloys in terms of their physical properties, including stainless steel in cutlery because of its hardness and resistance to rusting
4 Identify representations of alloys from diagrams of structure
Español
Central
Suplemento
1 Describir una aleación como una mezcla de un metal con otros elementos, incluyendo: (a) el latón como una mezcla de cobre y zinc (b) el acero inoxidable como una mezcla de hierro y otros elementos como cromo, níquel y carbono
2 Indicar que las aleaciones pueden ser más duras y resistentes que los metales puros, resultando más útiles
5 Explicar, en términos estructurales, cómo las aleaciones pueden ser más duras y resistentes que los metales puros debido a que los átomos de diferente tamaño impiden que las capas se deslicen unas sobre otras
3 Describir los usos de las aleaciones en función de sus propiedades físicas, incluido el uso del acero inoxidable en cubiertos debido a su dureza y resistencia al óxido
4 Identificar representaciones de aleaciones a partir de diagramas estructurales
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
An alloy 合金 is a mixture 混合物 of a metal with one or more other elements.
Brass 黄铜 is a mixture of copper and zinc 锌.
Stainless steel 不锈钢 is a mixture of iron 铁 with other elements such as chromium 铬, nickel 镍 and carbon 碳.
Alloys are usually harder and stronger than the pure metals, which makes them more useful. For example, stainless steel is used for cutlery because it is hard and does not rust.
Why alloys are harder. In a pure metal, the atoms 原子 are all the same size, so the layers 层 can slide over each other easily. In an alloy, the different-sized atoms stop the layers from sliding, so the alloy is harder and stronger.
Español
Una aleación 合金 es una mezcla 混合物 de un metal con uno o más otros elementos.
El latón 黄铜 es una mezcla de cobre y zinc 锌.
El acero inoxidable 不锈钢 es una mezcla de hierro 铁 con otros elementos como cromo 铬, níquel 镍 y carbono 碳.
Las aleaciones suelen ser más duras y fuertes que los metales puros, lo que las hace más útiles. Por ejemplo, el acero inoxidable se utiliza para cubiertos porque es duro y no se oxida.
Por qué las aleaciones son más duras. En un metal puro, los átomos 原子 tienen todos el mismo tamaño, por lo que las capas 层 pueden deslizarse unas sobre otras fácilmente. En una aleación, los átomos de diferentes tamaños impiden que las capas se deslicen, por lo que la aleación es más dura y fuerte.
En una aleación, los átomos de diferentes tamaños impiden que las capas se deslicen unas sobre otras, por lo que la aleación es más dura que el metal puro
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Laboratorio de propiedades de aleaciones
Ver por qué mezclar átomos cambia las propiedades del metal.
1 State the order of the reactivity series as: potassium, sodium, calcium, magnesium, aluminium, carbon, zinc, iron, hydrogen, copper, silver, gold
4 Describe the relative reactivities of metals in terms of their tendency to form positive ions, by displacement reactions, if any, with the aqueous ions of magnesium, zinc, iron, copper and silver
2 Describe the reactions, if any, of: (a) potassium, sodium and calcium with cold water (b) magnesium with steam (c) magnesium, zinc, iron, copper, silver and gold with dilute hydrochloric acid and explain these reactions in terms of the position of the metals in the reactivity series
5 Explain the apparent unreactivity of aluminium in terms of its oxide layer
3 Deduce an order of reactivity from a given set of experimental results
Español
Núcleo
Complemento
1 Enunciar el orden de la serie de reactividad como: potasio, sodio, calcio, magnesio, aluminio, carbono, zinc, hierro, hidrógeno, cobre, plata y oro
4 Describir las reactividades relativas de los metales en términos de su tendencia a formar iones positivos, mediante reacciones de desplazamiento, si las hubiera, con los iones acuosos de magnesio, zinc, hierro, cobre y plata
2 Describir las reacciones, si las hubiera, de: (a) potasio, sodio y calcio con agua fría (b) magnesio con vapor de agua (c) magnesio, zinc, hierro, cobre, plata y oro con ácido clorhídrico diluido y explicar estas reacciones en función de la posición de los metales en la serie de reactividad
3 Deducir un orden de reactividad a partir de un conjunto dado de resultados experimentales
5 Explicar la aparente inreactividad del aluminio en términos de su capa de óxido
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The reactivity series 金属活动性顺序 lists metals in order of how reactive they are. Carbon and hydrogen are included for comparison:
(most reactive at the top, least reactive at the bottom)
The higher a metal is, the more easily it forms positive ions 离子. This explains its reactions:
potassium, sodium and calcium react with cold water.
magnesium reacts with steam (but only very slowly with cold water).
magnesium, zinc and iron react with dilute hydrochloric acid; copper, silver and gold do not.
Displacement reactions
A more reactive metal will displace a less reactive metal from a solution of its ions (a displacement reaction 置换反应). For example, zinc displaces copper from copper(II) sulfate solution, because zinc is more reactive than copper:
Be ready to say what you would see, because those are separate marks:
the blue colour of the solution fades - the blue $\text{Cu}^{2+}$ ions are being used up (zinc sulfate is colourless).
a pink-brown solid coats the zinc - that is the displaced copper.
the grey zinc dissolves and gets smaller.
the mixture warms up - displacement is exothermic.
Metal-and-acid reactions have their own list: effervescence 泡腾 (the hydrogen escaping) and the solid dissolves. With copper(II) oxide or carbonate and acid, add that the solution turns blue. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see the gas, only the bubbles, so write effervescence.
Worked example. Zinc and aluminium are both found as oxides. Which can be extracted by heating with carbon, and why? Find each metal's place relative to carbon in the reactivity series. Zinc sits below carbon, so carbon is the more reactive of the two and can take the oxygen away from it: zinc oxide is reduced by heating with carbon. Aluminium sits above carbon, so carbon is not reactive enough to displace it, and aluminium must be extracted by electrolysis instead - which is why aluminium costs far more to extract. The line in the series that decides the method is carbon's, not the top of the list.
The special case of aluminium
Aluminium seems less reactive than its position suggests. This is because it is covered by a thin, strong oxide layer 氧化层 that stops other substances reaching the metal underneath.
Español
La serie de reactividad 金属活动性顺序 enumera los metales en orden de su reactividad. Se incluyen el carbono y el hidrógeno para fines de comparación:
potasio 钾, sodio 钠, calcio 钙, magnesio 镁, aluminio, carbono, zinc, hierro, hidrógeno, cobre, plata, oro
(más reactivo en la parte superior, menos reactivo en la parte inferior)
Los metales por encima del carbono se extraen por electrólisis; aquellos por debajo del carbono se pueden extraer calentándolos con carbono
Cuanto más alto esté un metal en la serie, más fácilmente forma iones 离子 positivos. Esto explica sus reacciones:
El potasio, el sodio y el calcio reaccionan con agua fría.
El magnesio reacciona con vapor (pero solo muy lentamente con agua fría).
El magnesio, el zinc y el hierro reaccionan con ácido clorhídrico diluido; el cobre, la plata y el oro no reaccionan.
Reacciones de desplazamiento
Un metal más reactivo desplazará a un metal menos reactivo de una solución de sus iones (una reacción de desplazamiento 置换反应). Por ejemplo, el zinc desplaza al cobre de la solución de sulfato de cobre(II), porque el zinc es más reactivo que el cobre:
Esté preparado para describir lo que vería, ya que esas son marcas separadas:
El color azul de la solución se desvanece: los iones azules $\text{Cu}^{2+}$ se están consumiendo (el sulfato de zinc es incoloro).
Un sólido rosa-marrón recubre el zinc: ese es el cobre desplazado.
El zinc gris se disuelve y disminuye de tamaño.
La mezcla se calienta: el desplazamiento es exotérmico.
Las reacciones de metal con ácido tienen su propia lista de observaciones: efervescencia 泡腾 (la salida del hidrógeno) y el sólido se disuelve. Con óxido de cobre(II) o carbonato y ácido, añada que la solución se vuelve azul. Nunca escriba "se desprende hidrógeno" como una observación: no puede ver el gas, solo las burbujas, así que escriba efervescencia.
Ejemplo resuelto. El zinc y el aluminio se encuentran ambos como óxidos. ¿Cuál se puede extraer calentándolo con carbono y por qué? Encuentre la posición de cada metal en relación con el carbono en la serie de reactividad. El zinc está debajo del carbono, por lo que el carbono es el más reactivo de los dos y puede quitarle el oxígeno: el óxido de zinc se reduce al calentarlo con carbono. El aluminio está por encima del carbono, por lo que el carbono no es lo suficientemente reactivo para desplazarlo, y el aluminio debe extraerse mediante electrólisis en cambio: por eso el aluminio cuesta mucho más extraerse. La línea en la serie que decide el método es la del carbono, no la parte superior de la lista.
El caso especial del aluminio
El aluminio parece menos reactivo de lo que sugiere su posición. Esto se debe a que está cubierto por una capa delgada y resistente de óxido 氧化层 que impide que otras sustancias lleguen al metal que hay debajo.
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Desplazamiento y la serie de reactividad
Pasa paso a paso por un desplazamiento. Un metal más reactivo desplaza a uno menos reactivo de su compuesto, lo cual es exactamente lo que predice la serie de reactividad.
1 State the conditions required for the rusting of iron and steel to form hydrated iron(III) oxide
2 State some common barrier methods, including painting, greasing and coating with plastic
4 Describe the use of zinc in galvanising as an example of a barrier method and sacrificial protection
3 Describe how barrier methods prevent rusting by excluding oxygen or water
5 Explain sacrificial protection in terms of the reactivity series and in terms of electron loss
Español
Core
Supplement
1 Enunciar las condiciones necesarias para el oxidado del hierro y el acero que formen óxido de hierro(III) hidratado
2 Enunciar algunos métodos de barrera comunes, incluyendo la pintura, el engrasado y el recubrimiento con plástico
4 Describir el uso del zinc en el galvanizado como ejemplo de un método de barrera y protección sacrificial
3 Describir cómo los métodos de barrera previenen el oxidado al excluir el oxígeno o el agua
5 Explicar la protección sacrificial en términos de la serie de reactividad y en términos de pérdida de electrones
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Rusting 生锈 is the corrosion of iron and steel. Two things are needed for rusting: oxygen (from the air) and water. The rust 铁锈 formed is hydrated iron(III) oxide.
Stopping rust
Barrier methods 隔离法 keep oxygen and water away from the iron:
painting, greasing (covering with oil), and coating with plastic.
Galvanising 镀锌 means coating iron with a layer of zinc. This works in two ways:
it is a barrier (the zinc keeps out air and water);
it gives sacrificial protection 牺牲保护. Because zinc is more reactive than iron, the zinc loses electrons 电子 and corrodes instead of the iron — even if the surface is scratched.
Español
La corrosión devora lentamente el metal sin protección.
Oxidación 生锈 es la corrosión del hierro y el acero. Se necesitan dos cosas para que se produzca la oxidación: oxígeno (del aire) y agua. El óxido 铁锈 formado es óxido de hierro(III) hidratado.
El agua salada y el aire han oxidado gravemente esta cadena de hierro: el óxido es óxido de hierro(III) hidratadoLa oxidación necesita tanto agua como oxígeno: el clavo solo se oxida en el tubo que tiene ambos
Evitar la oxidación
Los métodos de barrera 隔离法 mantienen el oxígeno y el agua lejos del hierro:
Pintura, engrase (recubrimiento con aceite) y revestimiento con plástico.
Galvanizado 镀锌 significa recubrir el hierro con una capa de zinc. Esto funciona de dos maneras:
Actúa como barrera (el zinc mantiene fuera el aire y el agua);
Proporciona protección sacrificial 牺牲保护. Dado que el zinc es más reactivo que el hierro, el zinc pierde electrones 电子 y se corroe en lugar del hierro, incluso si la superficie está rayada.
El zinc más reactivo se corroe y cede sus electrones al hierro, por lo que el hierro queda protegido incluso donde la superficie está rayada
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Por qué se oxida el hierro — y cómo evitarlo
Paso a paso por el proceso de oxidación. El hierro necesita AGUA Y OXÍGENO, y una vez que comienza, la oxidación se desprende para exponer metal fresco — lo cual es la razón por la que protegemos el hierro.
1 Describe the ease in obtaining metals from their ores, related to the position of the metal in the reactivity series
2 Describe the extraction of iron from hematite in the blast furnace, limited to: (a) the burning of carbon (coke) to provide heat and produce carbon dioxide (b) the reduction of carbon dioxide to carbon monoxide (c) the reduction of iron(III) oxide by carbon monoxide (d) the thermal decomposition of calcium carbonate/limestone to produce calcium oxide (e) the formation of slag Symbol equations are not required
4 State the symbol equations for the extraction of iron from hematite (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
3 State that the main ore of aluminium is bauxite and that aluminium is extracted by electrolysis
5 Describe the extraction of aluminium from purified bauxite/aluminium oxide, including: (a) the role of cryolite (b) why the carbon anodes need to be regularly replaced (c) the reactions at the electrodes, including ionic half-equations Details of the purification of bauxite are not required
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describir la facilidad para obtener metales a partir de sus minerales, en relación con la posición del metal en la serie de reactividad
2 Describir la extracción del hierro a partir de la hematita en el alto horno, limitado a: (a) la combustión del carbono (coque) para proporcionar calor y producir dióxido de carbono (b) la reducción del dióxido de carbono a monóxido de carbono (c) la reducción del óxido de hierro(III) por monóxido de carbono (d) la descomposición térmica del carbonato de calcio/piedra caliza para producir óxido de calcio (e) la formación de escoria. No se requieren ecuaciones simbólicas
4 Indicar las ecuaciones simbólicas para la extracción del hierro a partir de la hematita (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
3 Indicar que el principal mineral del aluminio es la bauxita y que el aluminio se extrae por electrólisis
5 Describir la extracción del aluminio a partir de la bauxita purificada/óxido de aluminio, incluyendo: (a) el papel de la criolita (b) por qué los ánodos de carbono necesitan ser reemplazados regularmente (c) las reacciones en los electrodos, incluidas las semiecuaciones iónicas. No se requieren detalles sobre la purificación de la bauxita
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
How a metal is taken from its ore 矿石 depends on its place in the reactivity series. Metals below carbon can be extracted by heating with carbon (which removes the oxygen). Metals above carbon are too reactive for this and must be extracted by electrolysis 电解.
Iron from the blast furnace
Iron is extracted from its ore hematite 赤铁矿 (iron(III) oxide) in a blast furnace 高炉:
Carbon (coke) burns in hot air to give carbon dioxide and lots of heat.
This carbon dioxide 二氧化碳 reacts with more carbon to form carbon monoxide 一氧化碳.
The carbon monoxide reduces the iron(III) oxide to iron (this is reduction 还原).
Limestone 石灰石 (calcium carbonate) breaks down in the heat to form calcium oxide 氧化钙.
The calcium oxide reacts with sandy impurities to form slag 炉渣, which is removed.
Aluminium by electrolysis
Aluminium is extracted from its ore bauxite 铝土矿 (purified to aluminium oxide) by electrolysis:
The aluminium oxide is dissolved in molten cryolite 冰晶石 to lower its melting point and save energy.
At the cathode 阴极, aluminium ions gain electrons to form aluminium metal.
At the anode 阳极, oxygen is formed. This oxygen reacts with the hot carbon anodes and burns them away, so they must be replaced regularly.
Español
Cómo se extrae un metal de su menca 矿石 depende de su lugar en la serie de reactividad. Los metales por debajo del carbono se pueden extraer calentándolos con carbono (que elimina el oxígeno). Los metales por encima del carbono son demasiado reactivos para este método y deben extraerse mediante electrólisis 电解.
Los metales por encima del carbono necesitan electrólisis; aquellos por debajo se calientan con carbono
Hierro en el horno de alto horno
El hierro se extrae de su menca hematita 赤铁矿 (óxido de hierro(III)) en un horno de alto horno 高炉:
El carbono (coque) arde en aire caliente para producir dióxido de carbono y mucho calor.
Este dióxido de carbono 二氧化碳 reacciona con más carbono para formar monóxido de carbono 一氧化碳.
El monóxido de carbono reduce el óxido de hierro(III) a hierro (esto es una reducción 还原).
La piedra caliza 石灰石 (carbonato de calcio) se descompone con el calor para formar óxido de calcio 氧化钙.
El óxido de calcio reacciona con impurezas arenosas para formar escoria 炉渣, que se retira.
En el horno de alto horno, el monóxido de carbono reduce la menca de hierro, y la piedra caliza elimina las impurezas arenosas como escoria
Aluminio por electrólisis
El aluminio se extrae de su menca bauxita 铝土矿 (purificada a óxido de aluminio) mediante electrólisis:
El óxido de aluminio se disuelve en criolita 冰晶石 fundida para reducir su punto de fusión y ahorrar energía.
En el cátodo 阴极, los iones de aluminio ganan electrones para formar metal de aluminio.
En el ánodo 阳极, se forma oxígeno. Este oxígeno reacciona con los ánodos de carbón calientes y los consume, por lo que deben reemplazarse periódicamente.
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Extracción de hierro en el horno alto
El hierro está por debajo del carbono en la reactividad, por lo que el carbono puede reducir su mineral al metal.
Learn the reactivity series (potassium → gold). A more reactive metal displaces a less reactive one from a solution of its ions.
Metals above carbon are extracted by electrolysis; those below carbon (like iron) can be extracted by heating with carbon.
Rusting needs both water and oxygen. Barrier methods (paint, oil) keep them out; galvanising also gives sacrificial protection, because the more reactive zinc corrodes instead of the iron.
Alloys are harder than pure metals because the different-sized atoms stop the layers of ions sliding over each other.
Español
Memorice la serie de reactividad (potasio → oro). Un metal más reactivo desplaza a un menos reactivo de una solución de sus iones.
Los metales por encima del carbono se extraen mediante electrólisis; aquellos por debajo del carbono (como el hierro) se pueden extraer calentándolos con carbono.
La oxidación necesita tanto agua como oxígeno. Los métodos de barrera (pintura, aceite) los mantienen fuera; el galvanizado también proporciona protección sacrificial, porque el zinc más reactivo se corroe en lugar del hierro.
Las aleaciones son más duras que los metales puros porque los átomos de diferentes tamaños impiden que las capas de iones se deslicen unas sobre otras.
1 Describe chemical tests for the presence of water using anhydrous cobalt(II) chloride and anhydrous copper(II) sulfate
2 Describe how to test for the purity of water using melting point and boiling point
3 Explain that distilled water is used in practical chemistry rather than tap water because it contains fewer chemical impurities
4 State that water from natural sources may contain substances, including: (a) dissolved oxygen (b) metal compounds (c) plastics (d) sewage (e) harmful microbes (f) nitrates from fertilisers (g) phosphates from fertilisers and detergents
5 State that some of these substances are beneficial, including: (a) dissolved oxygen for aquatic life (b) some metal compounds provide essential minerals for life
6 State that some of these substances are potentially harmful, including: (a) some metal compounds are toxic (b) some plastics harm aquatic life (c) sewage contains harmful microbes which cause disease (d) nitrates and phosphates lead to deoxygenation of water and damage to aquatic life Details of the eutrophication process are not required
7 Describe the treatment of the domestic water supply in terms of: (a) sedimentation and filtration to remove solids (b) use of carbon to remove tastes and odours (c) chlorination to kill microbes
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir las pruebas químicas para detectar la presencia de agua utilizando cloruro de cobalto(II) anhidro y sulfato de cobre(II) anhidro
2 Describir cómo probar la pureza del agua mediante el punto de fusión y el punto de ebullición
3 Explicar que el agua destilada se utiliza en química práctica en lugar del agua del grifo porque contiene menos impurezas químicas
4 Indicar que el agua de fuentes naturales puede contener sustancias, incluyendo: (a) oxígeno disuelto (b) compuestos metálicos (c) plásticos (d) aguas residuales (e) microbios dañinos (f) nitratos de fertilizantes (g) fosfatos de fertilizantes y detergentes
5 Indicar que algunas de estas sustancias son beneficiosas, incluyendo: (a) el oxígeno disuelto para la vida acuática (b) algunos compuestos metálicos proporcionan minerales esenciales para la vida
6 Indicar que algunas de estas sustancias pueden ser dañinas, incluyendo: (a) algunos compuestos metálicos son tóxicos (b) algunos plásticos dañan la vida acuática (c) las aguas residuales contienen microbios dañinos que causan enfermedades (d) los nitratos y fosfatos conducen a la desoxigenación del agua y al daño de la vida acuática No se requieren detalles sobre el proceso de eutrofización
7 Describir el tratamiento del suministro doméstico de agua en términos de: (a) sedimentación y filtración para eliminar sólidos (b) uso de carbón para eliminar sabores y olores (c) cloración para matar microbios
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Testing for water
Two chemical tests show that water is present:
Anhydrous 无水 cobalt(II) chloride turns from blue to pink when water is added.
Anhydrous copper(II) sulfate turns from white to blue when water is added.
These tests only show that water is there. To show that water is pure, you test its melting point 熔点 and boiling point 沸点: pure water melts at exactly $0\,{}^{\circ}\text{C}$ and boils at exactly $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Any dissolved substance changes these values.
This is why distilled water 蒸馏水 is used in chemistry instead of tap water — it has far fewer chemical impurities 杂质.
What is in natural water
Water from rivers, lakes and the sea is not pure. It may contain dissolved oxygen 氧气, metal compounds, plastics, sewage 污水, harmful microbes 微生物, and nitrates 硝酸盐 and phosphates 磷酸盐 (which come from fertilisers and detergents).
Some of these are helpful:
dissolved oxygen lets aquatic life 水生生物 (fish and plants) breathe;
some metal compounds give essential minerals 矿物质.
Others are harmful:
some metal compounds are toxic 有毒 (poisonous);
some plastics harm aquatic life;
sewage carries microbes that cause disease;
nitrates and phosphates cause deoxygenation 缺氧 (loss of oxygen) in the water, which harms aquatic life.
Treating drinking water
To make water safe to drink, the water supply is treated in steps:
sedimentation 沉降 and filtration 过滤 remove solid bits;
passing it through carbon 碳 removes bad tastes and smells;
Dos pruebas químicas indican que el agua está presente:
El cloruro de cobalto(II) anhidro cambia de azul a rosa cuando se le añade agua.
El sulfato de cobre(II) anhidro cambia de blanco a azul cuando se le añade agua.
Estas pruebas solo demuestran la presencia de agua. Para confirmar que el agua es pura, se comprueba su punto de fusión y su punto de ebullición: el agua pura funde exactamente a $0\,{}^{\circ}\text{C}$ y hierve exactamente a $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Cualquier sustancia disuelta altera estos valores.
Las pruebas de cambio de color muestran la presencia de agua; los puntos fijos de fusión y ebullición indican pureza
Por esta razón se utiliza agua destilada en química en lugar de agua del grifo, ya que contiene mucho menos impurezas químicas.
¿Qué hay en el agua natural?
El agua de ríos, lagos y mares no es pura. Puede contener oxígeno disuelto, compuestos metálicos, plásticos, aguas residuales, microbios nocivos, así como nitratos y fosfatos (provenientes de fertilizantes y detergentes).
Algunos de estos componentes son beneficiosos:
el oxígeno disuelto permite la respiración a la vida acuática (peces y plantas);
algunos compuestos metálicos aportan minerales esenciales.
Otros son dañinos:
algunos compuestos metálicos son tóxicos;
ciertos plásticos perjudican a la vida acuática;
las aguas residuales transportan microbios que causan enfermedades;
los nitratos y fosfatos provocan desoxigenación (pérdida de oxígeno) en el agua, lo cual daña a la vida acuática.
Tratamiento del agua potable
Para hacer el agua apta para el consumo humano, el suministro se somete a varios pasos:
la sedimentación y la filtración eliminan partículas sólidas;
el paso por carbón elimina malos sabores y olores;
la cloración (adición de cloro) destruye los microbios nocivos.
El agua se hace segura para beber mediante pasos secuenciales: asentar las partículas grandes, filtrar, eliminar sabores con carbón y clorar
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Laboratorio de tratamiento de agua
Clasificar los procesos del agua según lo que eliminan o cambian.
10.2
Fertilisers · Fertilizantes
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State that ammonium salts and nitrates are used as fertilisers
2 Describe the use of NPK fertilisers to provide the elements nitrogen, phosphorus and potassium for improved plant growth
Español
Fundamental
Complementario
1 Indicar que las sales de amonio y los nitratos se utilizan como fertilizantes
2 Describir el uso de los fertilizantes NPK para proporcionar los elementos nitrógeno, fósforo y potasio con el fin de mejorar el crecimiento de las plantas
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Fertilisers 肥料 are added to soil to help plants grow. Ammonium salts and nitrates are common fertilisers.
NPK fertilisers contain the three elements plants need most: nitrogen 氮气, phosphorus 磷 and potassium 钾.
Español
Los fertilizantes se añaden al suelo para ayudar al crecimiento de las plantas. Las sales de amonio y los nitratos son fertilizantes comunes.
Los fertilizantes NPK contienen los tres elementos que más necesitan las plantas: nitrógeno, fósforo y potasio.
Los fertilizantes NPK suministran los tres elementos más necesarios para las plantas: nitrógeno, fósforo y potasio
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Laboratorio de rutas de fertilizantes
Seguir el nitrógeno desde las materias primas hasta el crecimiento de los cultivos.
Air quality and climate · Calidad del aire y clima
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State the composition of clean, dry air as approximately 78% nitrogen, $\text{N}_2$, 21% oxygen, $\text{O}_2$ and the remainder as a mixture of noble gases and carbon dioxide, $\text{CO}_2$
2 State the source of each of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide from the complete combustion of carbon-containing fuels (b) carbon monoxide and particulates from the incomplete combustion of carbon-containing fuels (c) methane from the decomposition of vegetation and waste gases from digestion in animals (d) oxides of nitrogen from car engines (e) sulfur dioxide from the combustion of fossil fuels which contain sulfur compounds
3 State the adverse effect of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide: higher levels of carbon dioxide leading to increased global warming, which leads to climate change (b) carbon monoxide: toxic gas (c) particulates: increased risk of respiratory problems and cancer (d) methane: higher levels of methane leading to increased global warming, which leads to climate change (e) oxides of nitrogen: acid rain, photochemical smog and respiratory problems (f) sulfur dioxide: acid rain
7 Describe how the greenhouse gases carbon dioxide and methane cause global warming, limited to: (a) the absorption, reflection and emission of thermal energy (b) reducing thermal energy loss to space
4 State and explain strategies to reduce the effects of these environmental issues, limited to: (a) climate change: planting trees, reduction in livestock farming, decreasing use of fossil fuels, increasing use of hydrogen and renewable energy, e.g. wind, solar (b) acid rain: use of catalytic converters in vehicles, reducing emissions of sulfur dioxide by using low-sulfur fuels and flue gas desulfurisation with calcium oxide
8 Explain how oxides of nitrogen form in car engines and describe their removal by catalytic converters, e.g. $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
5 Describe photosynthesis as the reaction between carbon dioxide and water to produce glucose and oxygen in the presence of chlorophyll and using energy from light
6 State the word equation for photosynthesis, carbon dioxide + water $\rightarrow$ glucose + oxygen
9 State the symbol equation for photosynthesis, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Español
Core
Suplemento
1 Indicar la composición del aire limpio y seco como aproximadamente 78% de nitrógeno, $\text{N}_2$, 21% de oxígeno, $\text{O}_2$ y el resto como una mezcla de gases nobles y dióxido de carbono, $\text{CO}_2$
2 Indicar la fuente de cada uno de estos contaminantes del aire, limitándose a: (a) dióxido de carbono procedente de la combustión completa de combustibles que contienen carbono (b) monóxido de carbono y partículas procedentes de la combustión incompleta de combustibles que contienen carbono (c) metano procedente de la descomposición de la vegetación y gases de digestión en animales (d) óxidos de nitrógeno procedentes de los motores de los vehículos (e) dióxido de azufre procedente de la combustión de combustibles fósiles que contienen compuestos de azufre
3 Indicar el efecto adverso de estos contaminantes del aire, limitándose a: (a) dióxido de carbono: niveles más altos de dióxido de carbono que conducen al aumento del calentamiento global, lo que provoca cambios climáticos (b) monóxido de carbono: gas tóxico (c) partículas: mayor riesgo de problemas respiratorios y cáncer (d) metano: niveles más altos de metano que conducen al aumento del calentamiento global, lo que provoca cambios climáticos (e) óxidos de nitrógeno: lluvia ácida, smog fotoquímico y problemas respiratorios (f) dióxido de azufre: lluvia ácida
7 Describir cómo los gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono y el metano, causan el calentamiento global, limitándose a: (a) la absorción, reflexión y emisión de energía térmica (b) la reducción de la pérdida de energía térmica hacia el espacio
4 Indicar y explicar estrategias para reducir los efectos de estos problemas ambientales, limitándose a: (a) cambio climático: plantar árboles, reducción de la ganadería, disminución del uso de combustibles fósiles, aumento del uso de hidrógeno y energías renovables, p. ej., eólica y solar (b) lluvia ácida: uso de convertidores catalíticos en vehículos, reducción de las emisiones de dióxido de azufre mediante el uso de combustibles bajos en azufre y desulfurización de gases de combustión con óxido de calcio
8 Explicar cómo se forman los óxidos de nitrógeno en los motores de los vehículos y describir su eliminación mediante convertidores catalíticos, p. ej., $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
5 Describir la fotosíntesis como la reacción entre el dióxido de carbono y el agua para producir glucosa y oxígeno en presencia de clorofila y utilizando energía luminosa
6 Indicar la ecuación verbal de la fotosíntesis, dióxido de carbono + agua $\rightarrow$ glucosa + oxígeno
9 Indicar la ecuación simbólica de la fotosíntesis, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Clean, dry air is approximately:
78% nitrogen ($\text{N}_2$)
21% oxygen ($\text{O}_2$)
the rest is a mixture of noble gases 稀有气体 and carbon dioxide ($\text{CO}_2$).
Air pollutants and their sources
Pollutant
Main source
carbon dioxide ($\text{CO}_2$)
complete combustion 完全燃烧 of carbon-containing fuels
carbon monoxide 一氧化碳 and particulates 颗粒物
incomplete combustion 不完全燃烧 of carbon-containing fuels
methane 甲烷
rotting plants and waste gases from animal digestion
oxides of nitrogen 氮氧化物
car engines
sulfur dioxide
burning fossil fuels 化石燃料 that contain sulfur 硫
Effects of these pollutants
Carbon dioxide 二氧化碳 and methane are greenhouse gases 温室气体: more of them causes global warming 全球变暖, which leads to climate change 气候变化.
Carbon monoxide is a toxic gas.
Particulates increase the risk of respiratory 呼吸 (breathing) problems and cancer 癌症.
Oxides of nitrogen cause acid rain 酸雨, photochemical smog 光化学烟雾 and breathing problems.
Sulfur dioxide causes acid rain.
Worked example. A power station burns coal containing sulfur, and a lake downwind slowly turns acidic. Name the pollutant, explain the link, and give one way to stop it. Burning a fossil fuel that contains sulfur releases sulfur dioxide, which causes acid rain, so the rain falling on the lake is acidic. To stop it at the source, use flue gas desulfurisation, where calcium oxide removes the sulfur dioxide from the waste gases before they leave the chimney, or switch to a low-sulfur fuel. Match the fix to the pollutant: a catalytic converter treats a car's oxides of nitrogen and would do nothing about a coal-fired power station's sulfur dioxide.
Reducing these problems
To slow climate change: plant trees, farm fewer animals, burn fewer fossil fuels, and use more hydrogen and renewable energy 可再生能源 such as wind and solar power.
To reduce acid rain: fit catalytic converters 催化转化器 in cars, use low-sulfur fuels, and use flue gas desulfurisation 烟气脱硫 with calcium oxide 氧化钙 to remove sulfur dioxide from waste gases.
How greenhouse gases warm the Earth
Greenhouse gases such as carbon dioxide and methane let sunlight through, but they absorb the thermal energy 热能 given off by the warm Earth, and send some of it back down. This reduces the thermal energy lost to space, so the Earth gets warmer.
In a car engine, the high temperature makes nitrogen and oxygen from the air react to form oxides of nitrogen. A catalytic converter removes them, for example:
Photosynthesis 光合作用 is the opposite of combustion — it removes carbon dioxide from the air. Plants use light energy and chlorophyll 叶绿素 to turn carbon dioxide and water into glucose 葡萄糖 and oxygen:
La quema de combustibles fósiles contamina el aire y altera el clima.
El aire limpio y seco se compone aproximadamente de:
78% nitrógeno ($\text{N}_2$)
21% oxígeno ($\text{O}_2$)
el resto es una mezcla de gases nobles y dióxido de carbono ($\text{CO}_2$).
El aire limpio y seco está compuesto aproximadamente por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de otros gases (gases nobles y dióxido de carbono)
Contaminantes del aire y sus fuentes
Contaminante
Fuente principal
Dióxido de carbono ($\text{CO}_2$)
Combustión completa de combustibles que contienen carbono
Monóxido de carbono y partículas
Combustión incompleta de combustibles que contienen carbono
Metano
Descomposición de plantas y gases de desecho de la digestión animal
Óxidos de nitrógeno
Motores de automóviles
Dióxido de azufre
Quema de combustibles fósiles que contienen azufre
Efectos de estos contaminantes
El dióxido de carbono y el metano son gases de efecto invernadero: un aumento en su concentración provoca calentamiento global, lo que conduce al cambio climático.
El monóxido de carbono es un gas tóxico.
Las partículas aumentan el riesgo de problemas respiratorios y cáncer.
Los óxidos de nitrógeno causan lluvia ácida, smog fotoquímico y problemas respiratorios.
El dióxido de azufre causa lluvia ácida.
Ejemplo resuelto. Una central eléctrica quema carbón que contiene azufre, y un lago aguas abajo se vuelve lentamente ácido. Nombre el contaminante, explique el vínculo y proponga una forma de evitarlo. La quema de un combustible fósil que contiene azufre libera dióxido de azufre, lo que causa lluvia ácida, haciendo que la lluvia que cae sobre el lago sea ácida. Para detenerlo en la fuente, utilice desulfurización de gases de escape, donde el óxido de calcio elimina el dióxido de azufre de los gases residuales antes de que salgan por la chimenea, o cambie a un combustible bajo en azufre. Ajuste la solución al contaminante: un conversor catalítico trata los óxidos de nitrógeno de un automóvil y no tendría efecto alguno sobre el dióxido de azufre de una central térmica.
Reducción de estos problemas
Para frenar el cambio climático: plantar árboles, reducir la ganadería, quemar menos combustibles fósiles y utilizar más hidrógeno y energías renovables como la eólica y la solar.
Para reducir la lluvia ácida: instalar convertidores catalíticos en los autos, usar combustibles bajos en azufre y aplicar desulfurización de gases de escape con óxido de calcio para eliminar el dióxido de azufre de los gases residuales.
En el interior de un convertidor catalítico hay un panal recubierto con metales catalizadores; los muchos canales diminutos ofrecen una enorme superficie
Cómo calientan la Tierra los gases de efecto invernadero
Los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano, permiten el paso de la luz solar, pero absorben la energía térmica emitida por la Tierra cálida y devuelven parte de ella hacia abajo. Esto reduce la energía térmica perdida hacia el espacio, por lo que la Tierra se calienta.
Los gases de efecto invernadero dejan pasar la luz solar pero atrapan parte del calor que emite la Tierra, causando su calentamiento
En un motor de automóvil, la alta temperatura hace que el nitrógeno y el oxígeno del aire reaccionen para formar óxidos de nitrógeno. Un conversor catalítico los elimina, por ejemplo:
La fotosíntesis es lo opuesto a la combustión: elimina el dióxido de carbono del aire. Las plantas utilizan la energía luminosa y la clorofila para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno:
Two tests show water is present (cobalt(II) chloride blue → pink; copper(II) sulfate white → blue), but only fixed melting and boiling points (0 °C and 100 °C) show it is pure.
Clean, dry air is about 78% nitrogen, 21% oxygen and 1% other gases (mostly noble gases and carbon dioxide).
Match each pollutant to its source and effect: carbon monoxide (incomplete combustion; toxic); sulfur dioxide and oxides of nitrogen (acid rain); carbon dioxide and methane (greenhouse gases → global warming).
Greenhouse gases let sunlight through but absorb the heat the warm Earth gives off and send some back down, so the Earth warms up.
Español
Dos pruebas confirman que el agua está presente (cloruro de cobalto(II): azul → rosa; sulfato de cobre(II): blanco → azul), pero solo los puntos fijos de fusión y ebullición (0 °C y 100 °C) demuestran que es pura.
El aire limpio y seco está compuesto aproximadamente por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de otros gases (mayormente gases nobles y dióxido de carbono).
Asocie cada contaminante con su fuente y efecto: monóxido de carbono (combustión incompleta; tóxico); dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno (lluvia ácida); dióxido de carbono y metano (gases de efecto invernadero → calentamiento global).
Los gases de efecto invernadero permiten el paso de la luz solar, pero absorben el calor que emite la Tierra cálida y lo devuelven parcialmente hacia abajo, provocando el calentamiento del planeta.
Organic chemistry is the chemistry of carbon compounds. Carbon is special because it can join to other carbon atoms to make long chains and rings.
Español
La química orgánica es la química de los compuestos del carbono. El carbono es especial porque puede unirse a otros átomos de carbono para formar largas cadenas y anillos.
11.1
Formulae and key words · Fórmulas y palabras clave
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Draw and interpret the displayed formula of a molecule to show all the atoms and all the bonds
2 Write and interpret general formulae of compounds in the same homologous series, limited to: (a) alkanes, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ (b) alkenes, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (c) alcohols, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ (d) carboxylic acids, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
3 Identify a functional group as an atom or group of atoms that determine the chemical properties of a homologous series
7 State that a structural formula is an unambiguous description of the way the atoms in a molecule are arranged, including $\text{CH}_2=\text{CH}_2$, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$
8 Define structural isomers as compounds with the same molecular formula, but different structural formulae, including $\text{C}_4\text{H}_{10}$ as $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ and $\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_3$ and $\text{C}_4\text{H}_8$ as $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2$ and $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CHCH}_3$
4 State that a homologous series is a family of similar compounds with similar chemical properties due to the presence of the same functional group
9 Describe the general characteristics of a homologous series as: (a) having the same functional group (b) having the same general formula (c) differing from one member to the next by a –CH2– unit (d) displaying a trend in physical properties (e) sharing similar chemical properties
5 State that a saturated compound has molecules in which all carbon–carbon bonds are single bonds
6 State that an unsaturated compound has molecules in which one or more carbon–carbon bonds are not single bonds
Español
Fundamental
Complemento
1 Dibujar e interpretar la fórmula desarrollada de una molécula para mostrar todos los átomos y todos los enlaces
2 Escribir e interpretar fórmulas generales de compuestos de la misma serie homóloga, limitadas a: (a) alcanos, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ (b) alquenos, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (c) alcoholes, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ (d) ácidos carboxílicos, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
3 Identificar un grupo funcional como un átomo o grupo de átomos que determinan las propiedades químicas de una serie homóloga
7 Indicar que una fórmula estructural es una descripción inequívoca de la forma en que los átomos de una molécula están dispuestos, incluyendo $\text{CH}_2=\text{CH}_2$, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$
8 Definir los isómeros estructurales como compuestos con la misma fórmula molecular, pero diferentes fórmulas estructurales, incluyendo $\text{C}_4\text{H}_{10}$ como $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ y $\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_3$ y $\text{C}_4\text{H}_8$ como $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2$ y $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CHCH}_3$
4 Indicar que una serie homóloga es una familia de compuestos similares con propiedades químicas similares debido a la presencia del mismo grupo funcional
9 Describir las características generales de una serie homóloga como: (a) tener el mismo grupo funcional (b) tener la misma fórmula general (c) diferir entre sí por una unidad –CH2– (d) mostrar una tendencia en las propiedades físicas (e) compartir propiedades químicas similares
5 Indicar que un compuesto saturado tiene moléculas en las que todos los enlaces carbono–carbono son simples
6 Indicar que un compuesto insaturado tiene moléculas en las que uno o más enlaces carbono–carbono no son simples
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
There are several ways to write an organic molecule:
The molecular formula 分子式 shows how many of each atom there are, for example $\text{C}_2\text{H}_6$.
The displayed formula 结构式 shows every atom and every bond drawn out in full.
The structural formula 结构简式 shows how the atoms are arranged without drawing every bond, for example $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$.
The general formula 通式 works for a whole family, for example $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ for alkanes.
A homologous series 同系物 is a family of compounds with the same functional group 官能团 — the atom or group of atoms that gives the family its chemical properties. Members of a series have the same general formula, differ by a $\text{CH}_2$ unit each step, and have similar chemical properties with a gradual change in physical properties.
Series
Functional group
General formula
alkanes
C–C single bonds only
$\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
alkenes
C=C double bond
$\text{C}_n\text{H}_{2n}$
alcohols
–OH
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$
carboxylic acids
–COOH
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
A saturated 饱和 compound has only single carbon–carbon bonds. An unsaturated 不饱和 compound has one or more carbon–carbon bonds that are not single (such as a C=C double bond).
Structural isomers 同分异构体 are compounds with the same molecular formula but different structural formulae. For example, $\text{C}_4\text{H}_{10}$ can be a straight chain or a branched chain.
Español
Existen varias formas de escribir una molécula orgánica:
La fórmula molecular 分子式 muestra cuántos átomos hay de cada tipo, por ejemplo $\text{C}_2\text{H}_6$.
La fórmula desarrollada 结构式 muestra cada átomo y cada enlace dibujado en su totalidad.
La fórmula semidesarrollada 结构简式 muestra cómo están dispuestos los átomos sin dibujar todos los enlaces, por ejemplo $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$.
La fórmula general 通式 funciona para toda una familia, por ejemplo $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ para los alcanos.
Una serie homóloga 同系物 es una familia de compuestos con el mismo grupo funcional 官能团 —el átomo o grupo de átomos que otorga a la familia sus propiedades químicas—. Los miembros de una serie tienen la misma fórmula general, difieren en una unidad $\text{CH}_2$ en cada paso y poseen propiedades químicas similares con un cambio gradual en las propiedades físicas.
Serie
Grupo funcional
Fórmula general
alcanos
solo enlaces simples C–C
$\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
alquenos
doble enlace C=C
$\text{C}_n\text{H}_{2n}$
alcoholes
–OH
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$
ácidos carboxílicos
–COOH
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
Los alcanos son una serie homóloga: cada miembro tiene una unidad $\text{CH}_2$ adicional (fórmula general $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$)
Un compuesto saturado 饱和 solo tiene enlaces carbono-carbono simples. Un compuesto insaturado 不饱和 tiene uno o más enlaces carbono-carbono que no son simples (como un doble enlace C=C).
Un compuesto saturado tiene solo enlaces simples C–C; uno insaturado tiene un doble enlace C=C
Los isómeros estructurales 同分异构e son compuestos con la misma fórmula molecular pero diferentes fórmulas estructurales. Por ejemplo, $\text{C}_4\text{H}_{10}$ puede ser una cadena lineal o una cadena ramificada.
Isómeros estructurales: butano y 2-metilpropano comparten la fórmula $\text{C}_4\text{H}_{10}$ pero tienen estructuras diferentes
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Laboratorio de grupos funcionales
Clasificar moléculas orgánicas según el grupo que controla sus reacciones.
Naming organic compounds · Nomenclatura de compuestos orgánicos
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Name and draw the displayed formulae of: (a) methane and ethane (b) ethene (c) ethanol (d) ethanoic acid (e) the products of the reactions stated in sections 11.4–11.7
3 Name and draw the structural and displayed formulae of unbranched: (a) alkanes (b) alkenes, including but-1-ene and but-2-ene (c) alcohols, including propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol and butan-2-ol (d) carboxylic acids containing up to four carbon atoms per molecule
2 State the type of compound present, given a chemical name ending in -ane, -ene, -ol, or -oic acid or from a molecular formula or displayed formula
4 Name and draw the displayed formulae of the unbranched esters which can be made from unbranched alcohols and carboxylic acids, each containing up to four carbon atoms
Español
Fundamental
Complemento
1 Nombrar y dibujar las fórmulas desarrolladas de: (a) metano y etano (b) eteno (c) etanol (d) ácido etanoico (e) los productos de las reacciones indicadas en las secciones 11.4–11.7
3 Nombrar y dibujar las fórmulas estructurales y desarrolladas de los siguientes no ramificados: (a) alcanos (b) alquenos, incluyendo but-1-eno y but-2-eno (c) alcoholes, incluyendo propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol y butan-2-ol (d) ácidos carboxílicos que contienen hasta cuatro átomos de carbono por molécula
2 Indicar el tipo de compuesto presente, dado un nombre químico terminado en -ane, -ene, -ol, o -oic acid, o a partir de una fórmula molecular o fórmula desarrollada
4 Nombrar y dibujar las fórmulas desarrolladas de los ésteres no ramificados que pueden obtenerse a partir de alcoholes y ácidos carboxílicos no ramificados, cada uno con hasta cuatro átomos de carbono
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
The end of the name tells you the family:
Ending
Family
Example
-ane
alkane
methane, ethane
-ene
alkene
ethene
-ol
alcohol
ethanol
-oic acid
carboxylic acid
ethanoic acid
The start of the name tells you the number of carbon atoms: meth- = 1, eth- = 2, prop- = 3, but- = 4. For longer alkenes and alcohols, a number shows where the functional group is, for example but-1-ene and but-2-ene, or propan-1-ol and propan-2-ol.
Español
El final del nombre indica la familia:
Terminación
Familia
Ejemplo
-ano
alcano
metano, etano
-eno
alqueno
eteno
-ol
alcohol
etanol
-oico ácido
ácido carboxílico
ácido etanoico
El inicio del nombre indica el número de átomos de carbono: met- = 1, et- = 2, prop- = 3, but- = 4. Para alquenos y alcoholes más largos, un número indica dónde está el grupo funcional, por ejemplo but-1-eno y but-2-eno, o propan-1-ol y propan-2-ol.
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Ruta de nomenclatura orgánica
Siga la ruta desde la estructura hasta el nombre sistemático.
1 Name the fossil fuels: coal, natural gas and petroleum
2 Name methane as the main constituent of natural gas
3 State that hydrocarbons are compounds that contain hydrogen and carbon only
4 State that petroleum is a mixture of hydrocarbons
5 Describe the separation of petroleum into useful fractions by fractional distillation
6 Describe how the properties of fractions obtained from petroleum change from the bottom to the top of the fractionating column, limited to: (a) decreasing chain length (b) higher volatility (c) lower boiling points (d) lower viscosity
7 Name the uses of the fractions as: (a) refinery gas fraction for gas used in heating and cooking (b) gasoline/petrol fraction for fuel used in cars (c) naphtha fraction as a chemical feedstock (d) kerosene/paraffin fraction for jet fuel (e) diesel oil/gas oil fraction for fuel used in diesel engines (f) fuel oil fraction for fuel used in ships and home heating systems (g) lubricating oil fraction for lubricants, waxes and polishes (h) bitumen fraction for making roads
Español
Fundamental
Suplementario
1 Nombren los combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo
2 Nombren el metano como constituyente principal del gas natural
3 Indiquen que los hidrocarburos son compuestos que contienen únicamente hidrógeno y carbono
4 Indiquen que el petróleo es una mezcla de hidrocarburos
5 Describan la separación del petróleo en fracciones útiles mediante destilación fraccionada
6 Describan cómo cambian las propiedades de las fracciones obtenidas del petróleo de abajo hacia arriba de la columna de destilación, limitándose a: (a) disminución de la longitud de la cadena (b) mayor volatilidad (c) puntos de ebullición más bajos (d) menor viscosidad
7 Nombren los usos de las fracciones como: (a) fracción de gases de refinería para gas utilizado en calefacción y cocina (b) fracción de gasolina para combustible utilizado en automóviles (c) fracción de nafta como materia prima química (d) fracción de queroseno/parafina para combustible de aviación (e) fracción de aceite diésel/gasoil para combustible utilizado en motores diésel (f) fracción de aceite combustible para combustible utilizado en barcos y sistemas de calefacción doméstica (g) fracción de aceite lubricante para lubricantes, ceras y pulimentos (h) fracción de betún para la construcción de carreteras
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Fractional distillation of crude oil
The three fossil fuels 化石燃料 are coal 煤, natural gas 天然气 and petroleum 石油 (crude oil). Methane 甲烷 is the main part of natural gas.
A hydrocarbon 碳氢化合物 is a compound made of hydrogen and carbon only. Petroleum is a mixture of many different hydrocarbons.
Fractional distillation
Petroleum is separated into useful fractions 馏分 by fractional distillation 分馏. The mixture is heated, and the different hydrocarbons turn to gas and rise up a tall fractionating column 分馏塔. The column is hot at the bottom and cool at the top, so each fraction turns back to liquid at a different height.
Going from the bottom to the top of the column, the fractions have:
shorter chain length 链长 (smaller molecules);
higher volatility 挥发性 (they turn to gas more easily);
lower boiling points;
lower viscosity 黏度 (they flow more easily).
Fraction
Use
refinery gas
gas for heating and cooking
gasoline / petrol
fuel for cars
naphtha
raw material for making chemicals
kerosene / paraffin
jet fuel
diesel oil
fuel for diesel engines
fuel oil
fuel for ships and home heating
lubricating oil
lubricants, waxes and polishes
bitumen 沥青
making roads
Español
Destilación fraccionada del petróleo crudoUna refinería de petróleo separa el petróleo crudo en combustibles útiles mediante destilación fraccionada.
Los tres combustibles fósiles 化石燃料 son el carbón 煤, el gas natural 天然气 y el petróleo 石油 (petróleo crudo). El metano 甲烷 es la parte principal del gas natural.
Un hidrocarburo 碳氢化合物 es un compuesto formado únicamente por hidrógeno y carbono. El petróleo es una mezcla de muchos hidrocarburos diferentes.
Destilación fraccionada
El petróleo se separa en fracciones 馏分 útiles mediante destilación fraccionada 分馏. La mezcla se calienta y los diferentes hidrocarburos se convierten en gas y ascienden por una alta columna de fraccionamiento 分馏塔. La columna está caliente en la base y fría en la parte superior, por lo que cada fracción vuelve a convertirse en líquido a diferente altura.
Las fracciones se separan por punto de ebullición: las moléculas pequeñas salen de la parte superior fría, el asfalto espeso permanece en la base caliente
De abajo hacia arriba en la columna, las fracciones tienen:
menor longitud de cadena 链长 (moléculas más pequeñas);
mayor volatilidad 挥发性 (se convierten en gas más fácilmente);
puntos de ebullición más bajos;
menor viscosidad 黏度 (fluyen más fácilmente).
Fracción
Uso
gases de refinería
gas para calefacción y cocina
gasolina / bencina
combustible para automóviles
nafta
materia prima para fabricar productos químicos
queroseno / parafina
combustible para aviación
aceite diésel
combustible para motores diésel
fuel oil
combustible para barcos y calefacción doméstica
aceite lubricante
lubricantes, ceras y pulimentos
bitumen 沥青
construcción de carreteras
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Laboratorio de cadena de combustible
Seguir un combustible desde su origen hasta sus productos de combustión.
1 State that the bonding in alkanes is single covalent and that alkanes are saturated hydrocarbons
2 Describe the properties of alkanes as being generally unreactive, except in terms of combustion and substitution by chlorine
3 State that in a substitution reaction one atom or group of atoms is replaced by another atom or group of atoms
4 Describe the substitution reaction of alkanes with chlorine as a photochemical reaction, with ultraviolet light providing the activation energy, $E_a$, and draw the structural or displayed formulae of the products, limited to monosubstitution
Español
Núcleo
Complemento
1 Indicar que el enlace en los alcanos es covalente simple y que los alcanos son hidrocarburos saturados
2 Describir las propiedades de los alcanos como generalmente inertes, excepto en términos de combustión y sustitución con cloro
3 Indicar que en una reacción de sustitución un átomo o grupo de átomos es reemplazado por otro átomo o grupo de átomos
4 Describir la reacción de sustitución de los alcanos con cloro como una reacción fotoquímica, donde la luz ultravioleta proporciona la energía de activación, $E_a$, y dibujar las fórmulas estructurales o desarrolladas de los productos, limitándose a la monosustitución
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Alkanes 烷烃 have only single covalent bonds, so they are saturated hydrocarbons. They are generally unreactive. Their two important reactions are:
Combustion 燃烧: they burn in plenty of oxygen to give carbon dioxide and water.
Substitution with chlorine.
In a substitution reaction 取代反应, one atom (or group of atoms) is replaced by another. Alkanes react with chlorine only in ultraviolet light 紫外线 — this is a photochemical reaction 光化学反应, where the light provides the activation energy 活化能. For example:
Los alcanos 烷烃 tienen solo enlaces covalentes simples, por lo que son hidrocarburos saturados. Generalmente son poco reactivos. Sus dos reacciones importantes son:
Combustión 燃烧: arden en abundante oxígeno para producir dióxido de carbono y agua.
Sustitución con cloro.
En una reacción de sustitución 取代反应, un átomo (o grupo de átomos) es reemplazado por otro. Los alcanos reaccionan con el cloro solo bajo luz ultravioleta 紫外线 —esto es una reacción fotoquímica 光化学反应, donde la luz proporciona la energía de activación 活化能—. Por ejemplo:
Paso a paso de la combustión. Con suficiente oxígeno, un alcano arde limpiamente; si se le priva de oxígeno, produce monóxido de carbono tóxico y hollín en su lugar.
1 State that the bonding in alkenes includes a double carbon–carbon covalent bond and that alkenes are unsaturated hydrocarbons
2 Describe the manufacture of alkenes and hydrogen by the cracking of larger alkane molecules using a high temperature and a catalyst
3 Describe the reasons for the cracking of larger alkane molecules
5 State that in an addition reaction only one product is formed
4 Describe the test to distinguish between saturated and unsaturated hydrocarbons by their reaction with aqueous bromine
6 Describe the properties of alkenes in terms of addition reactions with: (a) bromine or aqueous bromine (b) hydrogen in the presence of a nickel catalyst (c) steam in the presence of an acid catalyst and draw the structural or displayed formulae of the products
Español
Central
Complementario
1 Indicar que el enlace en los alquenos incluye un doble enlace covalente carbono–carbono y que los alquenos son hidrocarburos insaturados
2 Describir la fabricación de alquenos e hidrógeno mediante la ruptura catalítica (cracking) de moléculas más grandes de alcanos utilizando una alta temperatura y un catalizador
3 Describir las razones para la ruptura catalítica de moléculas más grandes de alcanos
5 Indicar que en una reacción de adición solo se forma un producto
4 Describir la prueba para distinguir entre hidrocarburos saturados e insaturados por su reacción con bromo acuoso
6 Describir las propiedades de los alquenos en términos de reacciones de adición con: (a) bromo o bromo acuoso (b) hidrógeno en presencia de un catalizador de níquel (c) vapor de agua en presencia de un catalizador ácido y dibujar las fórmulas estructurales o desarrolladas de los productos
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Alkenes 烯烃 have a carbon–carbon double bond (C=C), so they are unsaturated hydrocarbons.
Cracking
Large alkane molecules are not very useful. Cracking 裂化 breaks them into smaller, more useful molecules — smaller alkanes and alkenes — using a high temperature and a catalyst 催化剂. Cracking also makes hydrogen 氢气 and provides alkenes for making plastics.
Worked example. Cracking one molecule of decane, $\text{C}_{10}\text{H}_{22}$, gives octane, $\text{C}_8\text{H}_{18}$, and one other product. Identify it, and say how you would tell the two products apart. Atoms are conserved, so subtract: carbon $10 - 8 = 2$, hydrogen $22 - 18 = 4$. The other product is $\text{C}_2\text{H}_4$, ethene - an alkene, because it fits $\text{C}_n\text{H}_{2n}$. To tell them apart, shake each with orange bromine water: ethene has a C=C, so it decolourises the bromine water, while octane is saturated and leaves it orange. Balance a cracking equation by counting atoms on each side; the alkene is whatever is left over.
Reactions of alkenes
The C=C double bond makes alkenes reactive. They take part in addition reactions 加成反应, where two molecules join to form a single product.
Test for unsaturation: shake the compound with bromine 溴 water (which is orange). An alkene turns the bromine water colourless; an alkane does not change it.
With hydrogen and a nickel 镍 catalyst, an alkene becomes an alkane.
With steam 蒸汽 and an acid catalyst, an alkene becomes an alcohol.
Español
Los alquenos 烯烃 tienen un doble enlace carbono-carbono (C=C), por lo que son hidrocarburos insaturados.
Ruptura catalítica (Cracking)
Las moléculas grandes de alcanos no son muy útiles. La ruptura catalítica 裂化 las rompe en moléculas más pequeñas y útiles —alcanos y alquenos más pequeños— utilizando una temperatura elevada y un catalizador 催化剂. La ruptura catalítica también produce hidrógeno 氢气 y proporciona alquenos para fabricar plásticos.
La ruptura catalítica divide un alcano grande en un alcano más pequeño más un alqueno (con un C=C), usando calor y un catalizador
Ejemplo resuelto. La ruptura catalítica de una molécula de decano, $\text{C}_{10}\text{H}_{22}$, produce octano, $\text{C}_8\text{H}_{18}$, y otro producto. Identifíquelo y explique cómo distinguir entre los dos productos. Los átomos se conservan, así que reste: carbono $10 - 8 = 2$, hidrógeno $22 - 18 = 4$. El otro producto es $\text{C}_2\text{H}_4$, eteno —un alqueno, ya que cumple la fórmula $\text{C}_n\text{H}_{2n}$—. Para distinguirlos, agite cada uno con agua bromurada naranja: el eteno tiene un C=C, por lo que decoloriza el agua bromurada, mientras que el octano es saturado y deja el agua naranja. Equilibre una ecuación de ruptura contando los átomos en cada lado; el alqueno es lo que sobra.
Reacciones de los alquenos
El doble enlace C=C hace que los alquenos sean reactivos. Participan en reacciones de adición 加成反应, donde dos moléculas se unen para formar un único producto.
Prueba de insaturación: agite el compuesto con agua bromurada 溴 (que es naranja). Un alqueno decoloriza el agua bromurada; un alcano no la cambia.
La prueba del agua bromurada: un alqueno decoloriza el agua bromurada naranja (su C=C reacciona), mientras que un alcano la deja naranja
Con hidrógeno y un catalizador de níquel 镍, un alqueno se convierte en un alcano.
Con vapor de agua 蒸汽 y un catalizador ácido, un alqueno se convierte en un alcohol.
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Adición a través del doble enlace C=C
Paso a paso de una reacción de adición. El doble enlace C=C es el sitio reactivo de un alqueno: las moléculas se añaden directamente a través de él, lo que también explica la prueba del agua de bromo.
1 Describe the manufacture of ethanol by: (a) fermentation of aqueous glucose at 25–35 °C in the presence of yeast and in the absence of oxygen (b) catalytic addition of steam to ethene at 300 °C and 6000 kPa / 60 atm in the presence of an acid catalyst
4 Describe the advantages and disadvantages of the manufacture of ethanol by: (a) fermentation (b) catalytic addition of steam to ethene
2 Describe the combustion of ethanol
3 State the uses of ethanol as: (a) a solvent (b) a fuel
Español
Fundamental
Suplementario
1 Describir la fabricación del etanol mediante: (a) fermentación de una solución acuosa de glucosa a 25–35 °C en presencia de levadura y en ausencia de oxígeno (b) adición catalítica de vapor de agua al eteno a 300 °C y 6000 kPa / 60 atm en presencia de un catalizador ácido
4 Describir las ventajas e inconvenientes de la fabricación del etanol mediante: (a) fermentación (b) adición catalítica de vapor de agua al eteno
2 Describir la combustión del etanol
3 Indicar los usos del etanol como: (a) disolvente (b) combustible
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Alcohols 醇 contain the –OH functional group. The most important one is ethanol 乙醇. There are two ways to make ethanol.
Method
Conditions
Notes
fermentation 发酵 of glucose
yeast, 25–35 °C, no oxygen
uses renewable sugar, but slow and gives impure ethanol
addition of steam to ethene 乙烯
300 °C, 60 atm, acid catalyst
fast and pure, but uses petroleum (non-renewable)
In fermentation, yeast 酵母 turns glucose 葡萄糖 into ethanol and carbon dioxide.
Ethanol burns well (combustion), so it is used as a fuel. It also dissolves many substances, so it is used as a solvent 溶剂.
Español
Los alcoholes 醇 contienen el grupo funcional –OH. El más importante es el etanol 乙醇. Hay dos formas de obtener etanol.
Dos rutas para el etanol: fermentación e hidratación del eteno
Método
Condiciones
Notas
fermentación 发酵 de la glucosa
levadura, 25–35 °C, sin oxígeno
usa azúcar renovable, pero es lenta y produce etanol impuro
adición de vapor al eteno 乙烯
300 °C, 60 atm, catalizador ácido
rápida y pura, pero usa petróleo (no renovable)
En la fermentación, la levadura 酵母 convierte la glucosa 葡萄糖 en etanol y dióxido de carbono.
El etanol arde bien (combustión), por lo que se usa como combustible. También disuelve muchas sustancias, por lo que se usa como disolvente 溶剂.
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Obtención de etanol por fermentación
Paso a paso de la fermentación. La levadura transforma el azúcar en etanol sin aire; este mismo alcohol puede oxidarse posteriormente para formar vinagre.
1 Describe the reaction of ethanoic acid with: (a) metals (b) bases (c) carbonates including names and formulae of the salts produced
2 Describe the formation of ethanoic acid by the oxidation of ethanol: (a) with acidified aqueous potassium manganate(VII) (b) by bacterial oxidation during vinegar production
3 Describe the reaction of a carboxylic acid with an alcohol using an acid catalyst to form an ester
Español
Fundamental
Complementario
1 Describir la reacción del ácido etanoico con: (a) metales (b) bases (c) carbonatos, incluyendo los nombres y fórmulas de las sales producidas
2 Describir la formación de ácido etanoico por oxidación del etanol: (a) con permanganato de potasio acidificado acuoso (b) por oxidación bacteriana durante la producción de vinagre
3 Describir la reacción de un ácido carboxílico con un alcohol usando un catalizador ácido para formar un éster
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Carboxylic acids 羧酸 contain the –COOH functional group. Ethanoic acid 乙酸 is the one to know. Like other acids, it reacts with:
metals 金属 → a salt + hydrogen;
bases 碱 → a salt 盐 + water;
carbonates 碳酸盐 → a salt + water + carbon dioxide.
The salts formed are called ethanoates.
Ethanoic acid can be made by the oxidation 氧化 of ethanol, either using acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾, or by bacteria during the making of vinegar 醋.
When a carboxylic acid reacts with an alcohol (using an acid catalyst), it forms an ester 酯. For example, ethanol + ethanoic acid → ethyl ethanoate + water. The ester's functional group is $-\text{COO}-$, and you name it from its two parents: the alcohol gives the first part with an -yl ending (ethyl), the acid gives the second part with an -oate ending (ethanoate). Its displayed formula is $\text{CH}_3\text{-COO-CH}_2\text{-CH}_3$.
Español
Los ácidos carboxílicos 羧酸 contienen el grupo funcional –COOH. El ácido etanoico 乙酸 es el que debe conocerse. Como otros ácidos, reacciona con:
Un ácido carboxílico y un alcohol reaccionan para formar un éster y agua
metales 金属 → una sal + hidrógeno;
bases 碱 → una sal 盐 + agua;
carbonatos 碳酸盐 → una sal + agua + dióxido de carbono.
Las sales formadas se llaman etanoatos.
El ácido etanoico puede obtenerse por la oxidación 氧化 del etanol, ya sea usando permanganato de potasio acidificado 高锰酸钾, o por bacterias durante la fabricación del vinagre 醋.
Cuando un ácido carboxílico reacciona con un alcohol (usando un catalizador ácido), forma un éster 酯. Por ejemplo, etanol + ácido etanoico → etanoato de etilo + agua. El grupo funcional del éster es $-\text{COO}-$, y se nombra a partir de sus dos precursores: el alcohol da la primera parte con terminación -ilo (etil), el ácido da la segunda parte con terminación -oato (etanoato). Su fórmula desarrollada es $\text{CH}_3\text{-COO-CH}_2\text{-CH}_3$.
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pH de un ácido débil
Los ácidos carboxílicos son ácidos débiles: solo se ionizan parcialmente, por lo que su pH está ligeramente por debajo de 7. Deslice la escala para ver dónde se sitúan.
1 Define polymers as large molecules built up from many smaller molecules called monomers
6 Identify the repeat units and/or linkages in addition polymers and in condensation polymers
2 Describe the formation of poly(ethene) as an example of addition polymerisation using ethene monomers
7 Deduce the structure or repeat unit of an addition polymer from a given alkene and vice versa
8 Deduce the structure or repeat unit of a condensation polymer from given monomers and vice versa, limited to: (a) polyamides from a dicarboxylic acid and a diamine (b) polyesters from a dicarboxylic acid and a diol
9 Describe the differences between addition and condensation polymerisation
10 Describe and draw the structure of: (a) nylon, a polyamide [image] (b) PET, a polyester [image] The full name for PET, polyethylene terephthalate, is not required
3 State that plastics are made from polymers
4 Describe how the properties of plastics have implications for their disposal
11 State that PET can be converted back into monomers and re-polymerised
5 Describe the environmental challenges caused by plastics, limited to: (a) disposal in landfill sites (b) accumulation in oceans (c) formation of toxic gases from burning
12 Describe proteins as natural polyamides and that they are formed from amino acid monomers with the general structure: [image] where R represents different types of side-chain
13 Describe and draw the structure of proteins as: [image]
Español
Core
Suplemento
1 Definir los polímeros como moléculas grandes formadas a partir de muchas moléculas más pequeñas llamadas monómeros
6 Identificar las unidades repetitivas y/o enlaces en polímeros de adición y en polímeros de condensación
2 Describir la formación del poli(eteno) como ejemplo de polimerización por adición utilizando monómeros de eteno
7 Deducir la estructura o unidad repetitiva de un polímero de adición a partir de un alqueno dado y viceversa
8 Deducir la estructura o unidad repetitiva de un polímero de condensación a partir de monómeros dados y viceversa, limitado a: (a) poliamidas a partir de un ácido dicarboxílico y una diamina (b) poliésteres a partir de un ácido dicarboxílico y un diol
9 Describir las diferencias entre la polimerización por adición y la polimerización por condensación
10 Describir y dibujar la estructura de: (a) nailon, una poliamida [imagen] (b) PET, un poliéster [imagen] No se requiere el nombre completo del PET, polietertereftalato
3 Indicar que los plásticos están hechos a partir de polímeros
4 Describir cómo las propiedades de los plásticos tienen implicaciones para su eliminación
11 Indicar que el PET puede convertirse nuevamente en monómeros y repolymerizarse
5 Describir los desafíos ambientales causados por los plásticos, limitado a: (a) eliminación en vertederos (b) acumulación en océanos (c) formación de gases tóxicos por combustión
12 Describir las proteínas como poliamidas naturales y que se forman a partir de monómeros de aminoácidos con la estructura general: [imagen] donde R representa diferentes tipos de cadena lateral
13 Describir y dibujar la estructura de las proteínas como: [imagen]
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
A polymer 聚合物 is a very large molecule built from many small molecules called monomers 单体.
Addition polymerisation
In addition polymerisation 加聚, many unsaturated monomers join together with no other product. For example, many ethene monomers join to make poly(ethene). The small part that repeats along the chain is the repeat unit 重复单元.
Condensation polymerisation
In condensation polymerisation 缩聚, monomers join and a small molecule (usually water) is lost each time a bond forms. This makes two important types:
Polyamides 聚酰胺 are made from a dicarboxylic acid and a diamine. Nylon 尼龙 is a polyamide.
Polyesters 聚酯 are made from a dicarboxylic acid and a diol. PET is a polyester, and it can be broken back into its monomers and re-made.
The new bond joining the monomers is the linkage: an amide linkage 酰胺键 (written $-\text{CO-NH}-$) in a polyamide such as nylon, and an ester linkage 酯键 (written $-\text{CO-O}-$) in a polyester such as PET. A repeat unit is drawn in brackets, e.g. nylon as $-[\text{CO-}(\text{CH}_2)_4\text{-CO-NH-}(\text{CH}_2)_6\text{-NH}]-$; in an exam you may be asked to circle the linkage in a drawn repeat unit.
Plastics and the environment
Plastics 塑料 are made from polymers. Because many plastics do not break down, getting rid of them is a problem:
they build up in landfill 填埋 sites;
they collect in the oceans and harm sea life;
burning them can make toxic gases.
Proteins
Proteins 蛋白质 are natural polyamides. They are made from amino acid 氨基酸 monomers joined in long chains.
Español
Un polímero 聚合物 es una molécula muy grande construida a partir de muchas moléculas pequeñas llamadas monómeros 单体.
Polimerización por adición
En la polimerización por adición 加聚, muchos monómeros insaturados se unen sin ningún otro producto. Por ejemplo, muchos monómeros de eteno se unen para formar polietileno. La pequeña parte que se repite a lo largo de la cadena es la unidad repetitiva 重复单元.
En la polimerización por adición, los enlaces C=C se abren y muchos monómeros de eteno se unen para formar una larga cadena de polietileno
Polimerización por condensación
En la polimerización por condensación 缩聚, los monómeros se unen y se pierde una molécula pequeña (generalmente agua) cada vez que se forma un enlace. Esto da lugar a dos tipos importantes:
Las polyamidas 聚酰胺 se fabrican a partir de un ácido dicarboxílico y una diamina. El Nailon 尼龙 es una polyamida.
Las poliésteres 聚酯 se fabrican a partir de un ácido dicarboxílico y un diol. El PET es un poliéster, y puede descomponerse en sus monómeros y reconstruirse.
El nuevo enlace que une los monómeros es el enlace: un enlace amida 酰胺键 (escrito $-\text{CO-NH}-$) en una polyamida como el nailon, y un enlace éster 酯键 (escrito $-\text{CO-O}-$) en un poliéster como el PET. Una unidad repetitiva se dibuja entre corchetes, ej. nailon como $-[\text{CO-}(\text{CH}_2)_4\text{-CO-NH-}(\text{CH}_2)_6\text{-NH}]-$; en un examen pueden pedirle que encircle el enlace en una unidad repetitiva dibujada.
Plásticos y medio ambiente
Los plásticos 塑料 están hechos de polímeros. Como muchos plásticos no se degradan, deshacerse de ellos es un problema:
se acumulan en vertederos landfill 填埋;
se acumulan en los océanos y dañan la vida marina;
su combustión puede generar gases tóxicos.
La mayoría de los plásticos no son biodegradables, por lo que los residuos plásticos se acumulan en playas y océanos durante cientos de años
Proteínas
Las proteínas 蛋白质 son polyamidas naturales. Están formadas por monómeros de aminoácidos 氨基酸 unidos en largas cadenas.
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Formación de un polímero
Pequeños monómeros se unen para formar una cadena larga — la base de todos los plásticos.
Learn each homologous series by its functional group and general formula: alkanes $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, alkenes $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, alcohols $-\text{OH}$, carboxylic acids $-\text{COOH}$.
The bromine water test for unsaturation: an alkene (with its C=C) turns orange bromine water colourless; an alkane leaves it orange.
Cracking breaks large, less useful alkanes into smaller alkanes and alkenes, using heat and a catalyst.
Two routes to ethanol: fermentation of glucose (renewable but slow and impure) and adding steam to ethene (fast and pure, but from petroleum).
Addition polymerisation joins unsaturated monomers with no other product; condensation polymerisation joins monomers and loses a small molecule (usually water) each time.
Español
Memorice cada serie homóloga por su grupo funcional y fórmula general: alcanos $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, alquenos $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, alcoholes $-\text{OH}$, ácidos carboxílicos $-\text{COOH}$.
La prueba del agua bromurada para insaturación: un alqueno (con su C=C) decoloriza el agua bromurada naranja; un alcano la deja naranja.
La ruptura catalítica divide alcanos grandes y menos útiles en alcanos y alquenos más pequeños, usando calor y un catalizador.
Dos rutas para el etanol: fermentación de la glucosa (renovable pero lento e impuro) y adición de vapor al eteno (rápido y puro, pero derivado del petróleo).
La polimerización por adición une monómeros insaturados sin ningún otro producto; la polimerización por condensación une monómeros y pierde una molécula pequeña (generalmente agua) cada vez.
1 Name appropriate apparatus for the measurement of time, temperature, mass and volume, including: (a) stop-watches (b) thermometers (c) balances (d) burettes (e) volumetric pipettes (f) measuring cylinders (g) gas syringes
2 Suggest advantages and disadvantages of experimental methods and apparatus
3 Describe a: (a) solvent as a substance that dissolves a solute (b) solute as a substance that is dissolved in a solvent (c) solution as a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent (d) saturated solution as a solution containing the maximum concentration of a solute dissolved in the solvent at a specified temperature (e) residue as a substance that remains after evaporation, distillation, filtration or any similar process (f) filtrate as a liquid or solution that has passed through a filter
Español
Núcleo
Suplemento
1 Nombrar el equipo adecuado para la medición del tiempo, la temperatura, la masa y el volumen, incluyendo: (a) cronómetros (b) termómetros (c) balanzas (d) buretas (e) pipetas volumétricas (f) cilindros graduados (g) jeringas de gas
2 Sugerir ventajas e inconvenientes de los métodos experimentales y del equipo
3 Describir un: (a) disolvente como una sustancia que disuelve un soluto (b) soluto como una sustancia que se disuelve en un disolvente (c) solución como una mezcla de uno o más solutos disueltos en un disolvente (d) solución saturada como una solución que contiene la concentración máxima de un soluto disuelto en el disolvente a una temperatura especificada (e) residuo como una sustancia que permanece tras la evaporación, destilación, filtración o cualquier proceso similar (f) filtrado como un líquido o solución que ha pasado a través de un filtro
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Apparatus
You should know which piece of apparatus to use for each measurement:
Measurement
Apparatus
time
stop-watch 秒表
temperature
thermometer 温度计
mass
balance 天平
volume (accurate)
burette 滴定管 or volumetric pipette 移液管
volume (rough)
measuring cylinder 量筒
volume of a gas
gas syringe 注射器
Key words
These words are used throughout practical chemistry:
A solvent 溶剂 is a substance that dissolves a solute.
A solute 溶质 is the substance that dissolves in the solvent.
A solution 溶液 is a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent.
A saturated solution 饱和溶液 holds the maximum amount of solute that will dissolve at a given temperature.
A residue 残渣 is the substance left behind after evaporation, distillation or filtration.
A filtrate 滤液 is the liquid that has passed through a filter.
Español
Equipos de laboratorio
Debes saber qué equipo utilizar para cada medición:
Medición
Equipo
tiempo
cronómetro 秒表
temperatura
termómetro 温度计
masa
balanza 天平
volumen (preciso)
bureta 滴定管 o pipeta volumétrica 移液管
volumen (aproximado)
probeta 量筒
volumen de un gas
jeringa de gas 注射器
Palabras clave
Estas palabras se utilizan a lo largo de la química práctica:
Un disolvente 溶剂 es una sustancia que disuelve un soluto.
Un soluto 溶质 es la sustancia que se disuelve en el disolvente.
Una disolución 溶液 es una mezcla de uno o más solutos disueltos en un disolvente.
Una disolución saturada 饱和溶液 contiene la cantidad máxima de soluto que puede disolverse a una temperatura dada.
Un residuo 残渣 es la sustancia que queda después de la evaporación, destilación o filtración.
Un filtrado 滤液 es el líquido que ha pasado a través de un filtro.
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Ruta de diseño de experimento
Seguir una prueba justa desde la pregunta hasta una conclusión confiable.
1 Describe an acid–base titration to include the use of a: (a) burette (b) volumetric pipette (c) suitable indicator
2 Describe how to identify the end-point of a titration using an indicator
Español
Núcleo
Suplemento
1 Describir una valoración ácido-base, incluyendo el uso de: (a) bureta (b) pipeta volumétrica (c) un indicador adecuado
2 Describir cómo identificar el punto final de una valoración utilizando un indicador
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Titration curve and equivalence point
A titration 滴定 finds the exact volume of one solution that reacts with another.
Use a volumetric pipette to measure a fixed volume of one solution into a flask.
Add a few drops of a suitable indicator 指示剂.
Add the other solution from a burette, slowly, until the colour just changes.
The end-point 终点 is the moment the indicator changes colour, which shows the reaction is exactly complete. You read the burette to find the volume added.
Español
Curva de valoración y punto de equivalencia
Una valoración 滴定 determina el volumen exacto de una solución que reacciona con otra.
Usa una pipeta volumétrica para medir un volumen fijo de una solución en un matraz.
Añade unas gotas de un indicador 指示剂 adecuado.
Añade la otra solución desde una bureta, lentamente, hasta que el color cambie ligeramente.
El punto final 终点 es el momento en que el indicador cambia de color, lo que indica que la reacción está exactamente completa. Se lee la bureta para encontrar el volumen añadido.
La solución se deja caer desde la bureta hacia el matraz hasta que el indicador cambia ligeramente de color (el punto final)Valoración real: la solución de la bureta se añade al matraz, donde el indicador se ha vuelto naranja
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Titulaciones ácido-base
Saltos de pH en el punto de equivalencia
Seguir el pH a medida que se añade base — salta a través de la neutralidad en el punto de equivalencia.
1 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble coloured substances, using a suitable solvent
3 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble colourless substances, using a suitable solvent and a locating agent Knowledge of specific locating agents is not required
2 Interpret simple chromatograms to identify: (a) unknown substances by comparison with known substances (b) pure and impure substances
4 State and use the equation for $R_{\text{f}}$:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$
Español
Fundamental
Complementario
1 Describir cómo se utiliza la cromatografía en papel para separar mezclas de sustancias coloreadas solubles, empleando un disolvente adecuado
3 Describir cómo se utiliza la cromatografía en papel para separar mezclas de sustancias incoloras solubles, empleando un disolvente adecuado y un reactivo revelador No se requiere conocimiento de reactivos reveladores específicos
2 Interpretar cromatogramas simples para identificar: (a) sustancias desconocidas mediante comparación con sustancias conocidas (b) sustancias puras e impuras
4 Enunciar y utilizar la ecuación del $R_{\text{f}}$:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distancia recorrida por la sustancia}}{\text{distancia recorrida por el disolvente}}$$
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Paper chromatography 纸色谱法 separates a mixture of soluble substances. You put a spot of the mixture near the bottom of the paper, then stand the paper in a solvent. As the solvent rises up the paper, the substances move different distances, so they separate.
For coloured substances you can see the spots directly.
For colourless substances you must spray a locating agent 显色剂 to make the spots show up.
The finished paper is a chromatogram 色谱图. You can use it to:
identify an unknown substance by comparing it with known substances;
tell if a substance is pure (a pure substance gives only one spot).
You can also calculate the $R_{\text{f}}$ value of a spot:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
Worked example. On a chromatogram the solvent front has risen 8.0 cm from the baseline, and a spot has moved 6.0 cm. Find its $R_{\text{f}}$ value.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
Both distances are measured from the baseline (the pencil line), and the spot's distance is taken to the centre of the spot. An $R_{\text{f}}$ has no unit, and it is always less than 1, because a spot can never travel further than the solvent carrying it - an answer above 1 means the two distances have been divided the wrong way round.
Español
La cromatografía en papel 纸色谱法 separa una mezcla de sustancias solubles. Se coloca una mancha de la mezcla cerca del fondo del papel, luego se sumerge el papel en un disolvente. A medida que el disolvente asciende por el papel, las sustancias se desplazan diferentes distancias, por lo que se separan.
A medida que el disolvente asciende, las sustancias recorren diferentes distancias y se separan; $R_f$ es la distancia de la mancha ($a$) dividida por la distancia del disolvente ($b$)En cromatogramas reales, cada sustancia de la mezcla asciende una distancia diferente, dejando una mancha de color separada
Para sustancias coloreadas, puedes ver las manchas directamente.
Para sustancias incoloras, debes rociar un agente revelador 显色剂 para hacer que las manchas aparezcan.
El papel resultante es un cromatograma 色谱图. Puedes usarlo para:
identificar una sustancia desconocida comparándola con sustancias conocidas;
determinar si una sustancia es pura (una sustancia pura produce solo una mancha).
También puedes calcular el valor $R_{\text{f}}$ de una mancha:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
Ejemplo resuelto. En un cromatograma, el frente del disolvente ha ascendido 8,0 cm desde la línea base, y una mancha se ha movido 6,0 cm. Encuentra su valor $R_{\text{f}}$.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
Ambas distancias se miden desde la línea base (la línea de lápiz), y la distancia de la mancha se toma hasta el centro de la misma. Un $R_{\text{f}}$ no tiene unidades y siempre es menor que 1, porque una mancha nunca puede recorrer más distancia que el disolvente que la transporta; una respuesta superior a 1 significa que las dos distancias se han dividido al revés.
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Ruta de cromatografía
Observar cómo se separa una mezcla mientras avanza el frente del disolvente.
Separation and purification · Separación y purificación
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe and explain methods of separation and purification using: (a) a suitable solvent (b) filtration (c) crystallisation (d) simple distillation (e) fractional distillation
2 Suggest suitable separation and purification techniques, given information about the substances involved
3 Identify substances and assess their purity using melting point and boiling point information
Español
Núcleo
Complementario
1 Describir y explicar métodos de separación y purificación utilizando: (a) un disolvente adecuado (b) filtración (c) cristalización (d) destilación simple (e) destilación fraccionada
2 Proponer técnicas adecuadas de separación y purificación, dada la información sobre las sustancias involucradas
3 Identificar sustancias y evaluar su pureza mediante información sobre los puntos de fusión y ebullición
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
You choose a method based on the mixture:
Method
Used to separate
dissolving in a suitable solvent, then filtration 过滤
an insoluble solid from a liquid
crystallisation 结晶
a soluble solid from its solution
simple distillation 蒸馏
a solvent (the liquid) from a solution
fractional distillation 分馏
two or more liquids with different boiling points
You can check the purity of a substance using its melting point 熔点 and boiling point 沸点: a pure substance melts and boils at sharp, fixed temperatures, while impurities lower the melting point and raise the boiling point.
Español
Elijes un método basado en la mezcla:
Método
Usado para separar
disolver en un disolvente adecuado, luego filtración 过滤
un sólido insoluble en un líquido
cristalización 结晶
un sólido soluble en su disolución
destilación simple 蒸馏
un disolvente (el líquido) de una disolución
destilación fraccionada 分馏
dos o más líquidos con diferentes puntos de ebullición
Filtración: el sólido insoluble permanece en el papel de filtración (residuo) y el líquido pasa a través (filtrado)Destilación simple: el disolvente hierve, el condensador lo enfría de nuevo a líquido, y se recolecta el destilado puroLa destilación fraccionada añade una columna de empaquetamiento, permitiendo que los líquidos con diferentes puntos de ebullición se separen limpiamente
Puedes verificar la pureza de una sustancia usando su punto de fusión 熔点 y punto de ebullición 沸点: una sustancia pura funde y hierve a temperaturas fijas y definidas, mientras que las impurezas bajan el punto de fusión y suben el punto de ebullición.
Identifying ions and gases · Identificación de iones y gases
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe tests to identify the anions: (a) carbonate, $\text{CO}_3^{2-}$, by reaction with dilute acid and then testing for carbon dioxide gas (b) chloride, $\text{Cl}^-$, bromide, $\text{Br}^-$, and iodide, $\text{I}^-$, by acidifying with dilute nitric acid then adding aqueous silver nitrate (c) nitrate, $\text{NO}_3^-$, reduction with aluminium foil and aqueous sodium hydroxide and then testing for ammonia gas (d) sulfate, $\text{SO}_4^{2-}$, by acidifying with dilute nitric acid and then adding aqueous barium nitrate (e) sulfite, $\text{SO}_3^{2-}$, by reaction with acidified aqueous potassium manganate(VII)
2 Describe tests using aqueous sodium hydroxide and aqueous ammonia to identify the aqueous cations: (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chromium(III), $Cr^{3+}$ (e) copper(II), $Cu^{2+}$ (f) iron(II), $Fe^{2+}$ (g) iron(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$
3 Describe tests to identify the gases: (a) ammonia, $NH_3$, using damp red litmus paper (b) carbon dioxide, $CO_2$, using limewater (c) chlorine, $Cl_2$, using damp litmus paper (d) hydrogen, $H_2$, using a lighted splint (e) oxygen, $O_2$, using a glowing splint (f) sulfur dioxide, $SO_2$, using acidified aqueous potassium manganate(VII)
4 Describe the use of a flame test to identify the cations: (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) barium, $Ba^{2+}$ (f) copper(II), $Cu^{2+}$
Español
Fundamental
Suplementario
1 Describir las pruebas para identificar los aniones: (a) carbonato, $\text{CO}_3^{2-}$, mediante reacción con un ácido diluido y posterior prueba del gas dióxido de carbono (b) cloruro, $\text{Cl}^-$, bromuro, $\text{Br}^-$, y yoduro, $\text{I}^-$, acidulando con ácido nítrico diluido y luego añadiendo nitrato de plata acuoso (c) nitrato, $\text{NO}_3^-$, reducción con papel de aluminio y hidróxido de sodio acuoso, seguido de la prueba del gas amoníaco (d) sulfato, $\text{SO}_4^{2-}$, acidulando con ácido nítrico diluido y luego añadiendo nitrato de bario acuoso (e) sulfito, $\text{SO}_3^{2-}$, mediante reacción con permanganato de potasio(VII) acuoso acidificado
2 Describir las pruebas utilizando hidróxido de sodio acuoso y amoníaco acuoso para identificar los cationes en disolución: (a) aluminio, $Al^{3+}$ (b) amonio, $NH_4^+$ (c) calcio, $Ca^{2+}$ (d) cromo(III), $Cr^{3+}$ (e) cobre(II), $Cu^{2+}$ (f) hierro(II), $Fe^{2+}$ (g) hierro(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$
3 Describir las pruebas para identificar los gases: (a) amoníaco, $NH_3$, usando papel de litmo rojo húmedo (b) dióxido de carbono, $CO_2$, usando agua de cal (c) cloro, $Cl_2$, usando papel de litmo húmedo (d) hidrógeno, $H_2$, usando una cerilla encendida (e) oxígeno, $O_2$, usando una cerilla incandescente (f) dióxido de azufre, $SO_2$, usando permanganato de potasio(VII) acuoso acidificado
4 Describir el uso de la prueba de llama para identificar los cationes: (a) litio, $Li^+$ (b) sodio, $Na^+$ (c) potasio, $K^+$ (d) calcio, $Ca^{2+}$ (e) bario, $Ba^{2+}$ (f) cobre(II), $Cu^{2+}$
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Tests for anions
An anion 阴离子 is a negative ion.
Anion
Test
Result
carbonate 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$)
add dilute acid
fizzes; the gas turns limewater milky (carbon dioxide 二氧化碳)
chloride 氯化物 ($\text{Cl}^-$)
add dilute nitric acid 硝酸, then silver nitrate 硝酸银
white precipitate
bromide 溴化物 ($\text{Br}^-$)
add dilute nitric acid, then silver nitrate
cream precipitate
iodide 碘化物 ($\text{I}^-$)
add dilute nitric acid, then silver nitrate
yellow precipitate
nitrate 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$)
add aluminium 铝 foil and sodium hydroxide 氢氧化钠, warm
ammonia 氨气 gas given off
sulfate 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$)
add dilute nitric acid, then barium nitrate 硝酸钡
white precipitate
sulfite 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$)
add acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾
purple colour fades
Tests for cations
A cation 阳离子 is a positive ion. Add aqueous sodium hydroxide, or aqueous ammonia, and look at the precipitate 沉淀 formed.
Cation
With sodium hydroxide
With aqueous ammonia
aluminium ($\text{Al}^{3+}$)
white, dissolves in excess
white, stays
ammonium 铵 ($\text{NH}_4^+$)
ammonia gas when warmed
—
calcium 钙 ($\text{Ca}^{2+}$)
white, stays
no precipitate
chromium(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$)
green, dissolves in excess
green, stays
copper(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$)
light blue, stays
light blue, dissolves to deep blue
iron(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$)
green, stays
green, stays
iron(III) ($\text{Fe}^{3+}$)
red-brown, stays
red-brown, stays
zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$)
white, dissolves in excess
white, dissolves in excess
Tests for gases
Gas
Test
Result
ammonia ($\text{NH}_3$)
damp red litmus 石蕊 paper
turns blue
carbon dioxide ($\text{CO}_2$)
bubble through limewater 石灰水
turns milky
chlorine 氯气 ($\text{Cl}_2$)
damp litmus paper
bleached white
hydrogen 氢气 ($\text{H}_2$)
a lighted splint
burns with a squeaky pop
oxygen 氧气 ($\text{O}_2$)
a glowing splint
relights
sulfur dioxide ($\text{SO}_2$)
acidified potassium manganate(VII)
purple colour fades
Flame tests
A flame test 焰色试验 identifies some metal cations by the colour they give to a flame:
Cation
Flame colour
lithium 锂 ($\text{Li}^+$)
red
sodium 钠 ($\text{Na}^+$)
yellow
potassium 钾 ($\text{K}^+$)
lilac (purple)
calcium ($\text{Ca}^{2+}$)
orange-red
barium 钡 ($\text{Ba}^{2+}$)
light green
copper(II) ($\text{Cu}^{2+}$)
blue-green
Español
Pruebas para aniones
Un anión 阴ión es un ion negativo.
Anión
Prueba
Resultado
carbonato 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$)
añadir ácido diluido
burbujea; el gas enturbia el agua de cal (dióxido de carbono 二氧化碳)
cloruro 氯化物 ($\text{Cl}^-$)
añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de plata 硝酸银
precipitado blanco
bromuro 溴化物 ($\text{Br}^-$)
añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de plata
precipitado crema
yoduro 碘化物 ($\text{I}^-$)
añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de plata
precipitado amarillo
nitrato 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$)
añadir lámina de aluminio 铝 y hidróxido de sodio 氢氧化钠, calentar
se desprende gas de amoníaco 氨气
sulfato 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$)
añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de bario 硝酸钡
precipitado blanco
sulfito 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$)
añadir permanganato de potasio acidificado 高锰酸钾
el color púrpura desaparece
Pruebas para cationes
Un catión 阳离子 es un ion positivo. Añade hidróxido de sodio acuoso o amoníaco acuoso, y observa el precipitado 沉淀 formado.
La adición de hidróxido de sodio forma un precipitado coloreado para algunos iones metálicos
Catión
Con hidróxido de sodio
Con amoníaco acuoso
aluminio ($\text{Al}^{3+}$)
blanco, se disuelve en exceso
blanco, permanece
amonio 铵 ($\text{NH}_4^+$)
gas amoníaco al calentar
—
calcio 钙 ($\text{Ca}^{2+}$)
blanco, permanece
sin precipitado
cromo(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$)
verde, se disuelve en exceso
verde, permanece
cobre(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$)
azul claro, permanece
azul claro, se disuelve a azul oscuro
hierro(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$)
verde, permanece
verde, permanece
hierro(III) ($\text{Fe}^{3+}$)
rojo-marrón, permanece
rojo-marrón, permanece
zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$)
blanco, se disuelve en exceso
blanco, se disuelve en exceso
Pruebas para gases
Gas
Prueba
Resultado
amoníaco ($\text{NH}_3$)
papel de litmus 石蕊 rojo húmedo
se vuelve azul
dióxido de carbono ($\text{CO}_2$)
burbujear a través de agua de cal 石灰水
se enturbia
cloro 氯气 ($\text{Cl}_2$)
papel de litmus húmedo
decolora a blanco
hidrógeno 氢气 ($\text{H}_2$)
una cerilla encendida
quema con un chasquido agudo
oxígeno 氧气 ($\text{O}_2$)
una cerilla incandescente
se reaviva
dióxido de azufre ($\text{SO}_2$)
permanganato de potasio acidificado
el color púrpura desaparece
Prueba de gases: el hidrógeno hace chasquido, el oxígeno reaviva una cerilla incandescente
Pruebas de llama
Una prueba de llama 焰色试验 identifica algunos cationes metálicos por el color que dan a la llama:
Prueba de llama: el ion metálico da color a la llama
Catión
Color de la llama
litio 锂 ($\text{Li}^+$)
rojo
sodio 钠 ($\text{Na}^+$)
amarillo
potasio 钾 ($\text{K}^+$)
lila (morado)
calcio ($\text{Ca}^{2+}$)
naranja-rojo
bario 钡 ($\text{Ba}^{2+}$)
verde claro
cobre(II) ($\text{Cu}^{2+}$)
azul-verde
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Laboratorio de pruebas de iones y gases
Relacionar las observaciones de las pruebas con el ion o gas presente.
Pick apparatus by the measurement: a burette or pipette for accurate volumes, a measuring cylinder for a rough volume, a gas syringe for a gas volume, a balance for mass.
$R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, so it is always less than 1. A pure substance gives a single spot.
Learn the anion tests: a carbonate fizzes and the gas turns limewater milky; halides with silver nitrate give a chloride white, bromide cream, iodide yellow precipitate; a sulfate gives a white precipitate with barium nitrate.
Learn the gas tests: hydrogen gives a squeaky pop, oxygen relights a glowing splint, carbon dioxide turns limewater milky, chlorine bleaches damp litmus, ammonia turns damp red litmus blue.
For cations, add sodium hydroxide and read the precipitate colour: copper(II) light blue, iron(II) green, iron(III) red-brown.
Español
Elige el equipo según la medición: una bureta o pipeta para volúmenes precisos, una probeta para un volumen aproximado, una jeringa de gas para el volumen de un gas, una balanza para la masa.
$R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, por lo que siempre es menor que 1. Una sustancia pura da una sola mancha.
Aprende las pruebas para aniones: un carbonato burbujea y el gas enturbia el agua de cal; los haluros con nitrato de plata producen un cloruro blanco, bromuro crema, yoduro amarillo; un sulfato produce un precipitado blanco con nitrato de bario.
Aprende las pruebas para gases: el hidrógeno produce un chasquido agudo, el oxígeno reaviva una cerilla incandescente, el dióxido de carbono enturbia el agua de cal, el cloro decolora el litmo húmedo, el amoníaco vuelve azul el litmo rojo húmedo.
Para cationes, añade hidróxido de sodio y lee el color del precipitado: cobre(II) azul claro, hierro(II) verde, hierro(III) rojo-marrón.
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