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INTRODUCCION A LA BIOLOGIA

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INTRODUCCION A LA QUIMICA

¿Qué beneficios nos brinda la Química? ¿Cuántos tipos de energía podemos reconocer y qué aplicaciones tiene?

Si observamos a nuestro alrededor, encontraremos

muchas cosas que son elaboradas por el hombre para

lograr una vida más cómoda. Por ejemplo, las

pinturas, el caucho de las llantas, los

medicamentos, los insecticidas, los fertilizantes, los

preservantes, los detergentes, las fibras sintéticas y

muchos otros productos. Pero ¿qué tiene que ver la

química en todo esto? ¿Es la química la

responsable de los productos mencionados? ¿Qué

estudia la química?

¿Qué otras aplicaciones prácticas conocemos de la química? ¿Por qué debemos evitar que se derrame

vinagre sobre el mármol? ¿Por qué se abonan las

plantas? ¿Por qué tomamos bicarbonato cuando tenemos acidez? ¿Por qué arde el carbón y no las piedras? ¿Por qué empleamos bencina para limpiar las manchas de grasa? ¿Por qué debemos usar gasolina- ecológica? ¿Por qué se usa el carbono 14 para determinar la antigüedad de un fósil, o el cobalto 60 para el tratamiento contra el cáncer. ¿Porqué son peligrosas las explosiciones nucleares?.

¿QUÉ ES LA QUIMICA? La química es una ciencia experimental que estudia las propiedades y estructura química de la materia. Tanto la química como la física se caracterizan por analizar los cambios en las propiedades de la materia o sustancia.

A diferencia de la física que estudia la materia “eternamente”, la química lo hace internamente. 1. APLICACIONES DE LA QUÍMICA.- La química

colabora con distintas ramas de la actividad humana, veamos algunos ejemplos de ello:

AGRICULTURA: Con la fabricación de pesticidas,

insecticidas, abonos, fertilizantes, etc.

• MEDICINA: E n el mejoramiento de la salud

gracias a la elaboración de vacunas, antibióticos,

cortisona, antidepresivos, vitaminas, hormonas,

analgésicos, entre otros.

• INDUSTRIA TEXTIL: Con la elaboración de tintes

y colorantes, fibras sintéticas (nylon, rayón), teñido

de lanas y otras fibras.

• MINERÍA Y METALURGÍA: Con la obtención de diversos minerales y aleaciones mediante procesos electrolíticos.

• ALIMENTACIÓN: En la conservación de frutas y diversos productos alimenticios, la potabilización del agua,

la elaboración de vinagres, aceites, yogourt, azúcares, entre otros.

• OTRAS INDUSTRIAS: En el procesamiento de

madera para la obtención de papel y resinas, en la

obtención del ácido sulfúrico, etc.

• MEDIO AMBIENTE: Con el control de los

elementos contaminantes del medio ambiente y la

asistencia en desastres ecológicos como derrames de

petróleos, lluvias ácidas, incendios forestales, etc.

2. DIVISIÓN DE LA QUÍMICA.- La química, como

resultado de su desarrollo con otras ciencias, se ha

dividido en las siguientes ramas.

QUÍMICA GENERAL. Estudia las leyes y

principios fundamentales a todas las ramas de la

química. Por ejemplo, la estructura del átomo.

QUÍMICA DESCRIPTIVA. Estudia cada sustancia en particular. Por ejemplo, el agua, el alcoholetílico, el oxígeno, etc. se divide en:

QUÍMICA INORGÁNICA: Estudia los elementos

y compuestos que no tienen carbono, y otros

compuestos que, a pesar de tener carbono son

inórganicos, como algunos ácidos y sales de

carbono.

• QUÍMICA ORGÁNICA: Es tud ia las sustancias

donde interviene el carbono como elemento

fundamental. Por ejemplo, grasas, vitaminas, petróleo, alcohol,

etc. QUÍMICA ANALÍTICA: Estudia la identificación y

determinación de las sustancias orgánicas e inorgánicas. Se divide en:

CUALITATIVA: Permite conocer los elementos

que forman las sustancias. Por ejemplo el hidróxido

de calcio demuestra que éste contiene únicamente

calcio, oxígeno e hidrógeno.

• CUANTITATIVO: Precisa la cantidad de los elementos que forman un compuesto. Por ejemplo, indica que el hidróxido de calcio contiene 1 átomo de calcio, 2 de oxígeno y 2 de hidrógeno: Ca(OH)2.

QUÍMICA APLICADA.- Por su relación con otras ciencias, la química se divide en:

• QUÍMICA INDUSTRIAL: Estudia los procesos industriales, como los combustibles, fertilizantes, detergentes, etc..

PETROQUÍMICA: Estudia los subproductos del

petróleo para obtener combustibles, acetileno,

plásticos, colorantes, insecticidas, etc.

• FISICOQUÍMICA: Estudia la aplicación de las

leyes físicas en la química.

• RADIOQUÍMICA: Estudia el comportamiento de las sustancias radiactivas. Por ejemplo, la fisión

nuclear.

• BIOQUÍMICA: Estudia las funciones de las

moléculas biológicas por ejemplo, la fotosíntesis, la

respiración, la digestión.

• ASTROQUÍMICA: Estudia la naturaleza química de los astros. Así, ha determinado que la

atmósfera de

Marte se compone de nitrógeno, argón, anhidrido

carbónico e hidrógeno, y que indicios de la presencia

de helio.

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PRACTICA

1. ¿Cuál es la importancia de la química en nuestra

formación personal?

……………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………

2. Cita 3 ejemplos de la vida cotidiana y clasificada

dentro de las ramas de la Química.

a. …………………………………………………….

b. …………………………………………………….

c. …………………………………………………….

3. ¿Qué diferencia existe entre datos cualitativos y

cuantitativos?.

...............................................................................

…………………………………………………………

4. ¿Cuál es la responsabilidad de la química en la

protección del medio ambiente?.

...............................................................................

…………………………………………………………

5. No forma parte del estudio químico:

Materia – cuerpo – fenómeno – químico – mezcla -

fenómeno físico.

…………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………..

6. No se apoya de conocimientos químicos:

El físico – el literato – el arqueólogo – el médico – El

farmacéutico.

7. Estudia las leyes que rigen a toda la química:

- Q. cuantitativa

- Q. orgánica

- Q. nuclear

- Q. general

- Q. descriptiva

……………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………..

8. No pertenece a la química aplicada:

A) Fisioquímica B) Bromatología C) Toxicología D) Química inorgánica E) Bioquímica

................................................................................

…………………………………………………………

9. Estudia la composición química de los astros:

- Geoquímica - Astronomía

- Astroquímica - Química nuclear

10. Estudio la composición química de la tierra:

...............................................................................

…………………………………………………………

11. Estudia compuestos orgánicos, se le conoce

también como la química del carbono:

…………………………………………………………

…………………………………………………………

12. Se relacionan con la biología para estudiar las

funciones y transformaciones químicas en el interior de

un ser vivo:

A) biología B) fisicoquímica

C) biología molecular

D) bioquímica

E) N.A

13. Estudia las técnicas de purificación y extracción de

minerales.

A) Q. Inorgánica B) Petroquímica

C) Mineralogía D) Q. Industrial

E) Geología

14. Obtiene productos industriales a partir de los

derivados del petróleo, carbón y gas natural:

A) química industrial B) ingeniería química C) petroquímica D) química general E) N.A.

METODO CIENTIFICO

La Química emplea el método científico como una

técnica para la investigación. Mencionaremos los

pasos a seguir del método científico.

1. La observación del fenómeno.- Una vez

planteado el fenómeno que se quiere estudiar, lo

primero que hay que hacer es observar su

aparición, y sus características. Por ejemplo, al

describir el encendido de una vela, deberemos

observar que la vela se acorta a medida que arde,

que el material de la vela se consume, que arde

con la presencia del aire, que la llama es azul en la

base, oscura en el centro y amarilla en el resto,

etc.

2. La búsqueda de información.- Como paso

siguiente, consultar libros, enciclopedias o revistas

científicas en los que se describa el fenómeno

estudiado. No te olvides que en los libros se

encuentra el conocimiento que es importante en

todo trabajo científico.

3. La formulación de hipótesis.- Después de

haber observado el fenómeno y te has

documentado lo suficiente, debes buscar una

explicación que te permita definir cada detalle que

has observado.

Como primer paso debes efectuar varias

suposiciones o conjeturas de la que

posteriormente eligirás como explicación del

fenómeno a la mejor que se ajuste a tus

conocimientos en ese momento.

Esta explicación razonable se denomina hipótesis

científica

4. La comprobación experimental.- Una vez

4

formulada tu hipótesis debes comprobar que ésta es

válida para lo cual debes realizar experiencias donde

puedes reproducir todo el fenómeno estudiado.

Tu hipótesis puedes desarrollarlo con hechos

experimentales que puedes realizarlo en el

laboratorio o en el salón de clase.

De los resultados de estas experiencias obtendrás

algunos datos que te servirán para realizar tus propias

conclusiones y que te permita verificar que tú

hipótesis es aceptada o rechazada.

5. Las conclusiones y la comunicación de

resultados.- Una vez comprobada tu hipótesis

procedes a emitir a que conclusiones llegastes, que

pueden ser empíricas.

Una vez obtenida dicha conclusión, ésta debe ser

comunicada al resto de la comunidad para que

sirva como punto de otros descubrimientos.

AUTOEVALUACIÓN

1. ¿Cuál es la importancia del método científico?

Rpta.: ............................................................

2. ¿Cuál es la diferencia entre el conocimiento

empírico y el conocimiento científico.

Rpta.: ............................................................

3. Desarrolla un ejemplo en el cual menciones como se

realiza la observación del fenómeno.

Rpta.: .......................................................... 4. En cuál de las características del método científico,

se debe consultar en libros o enciclopedias para

acumular nuestros conocimientos.

Rpta.: ..............................................................

5. A qué se denomina hipótesis científico.

Rpta.: ............................................................

MATERIA ¿QUÉ ES LA MATERIA?

Es todo aquello que existe en el universo, que tiene masa y por tanto ocupa un lugar en el espacio (volumen).

La materia puede ser cualquier cosa que podamos ver y

tocar (como agua, tierra y árboles) o no (como el aire).

Su existencia es independiente de nuestros sentidos.

La materia ¿Es sólo aquello que posee masa y volumen?

No, La energía también es una forma de materia, es

materia dispersada.

Ejemplos:

• Agua, Sal, Aire, Arena, Gaseosa, etc.

• El cuerpo humano, un envase de aluminio, los muebles, el sol, etc.

• Luz, sonido, campo magnético, Rayos X, Radiación

Infrarrojas, Rayos UV, etc.

I. DIVISIÓN DE LA MATERIA:

La materia no es un todo único, sino que se halla en

porciones en la naturaleza y cada porción limitada de

materia se denomina cuerpo, este se va a dividir

mediante diferentes medios como mecánicos, físicos,

químicos, nucleares y cósmicos hasta llegar a la última

división “Los Quarks”.

“Cuerpo” “Partícula” “Molécula” “Átomo”

Medios Medios Medios

Mecánicos Físicos Químicos

Partículas Quarks

Subatómicas

Medios Medios

Nucleares Cósmicos

II. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA:

1. Sustancia química.- Es la materia homogénea

que está constituida por una sola clase de

átomos o de moléculas. Y puede ser:

Sustancia simple o elemento.- Está constituido

por una sola clase de átomos. Ejemplo:

Metales:

Plata : Ag • Carbono : C

• Cobre : Cu • Hidrógeno : H2

• Oro : Au • Oxígeno : O2

• Mercurio : Hg • Nitrógeno : N2

• Hierro : Fe • Cloro : Cl2

• Calcio : Ca • Fósforo : P

• Sodio : Na • Helio : He

• Aluminio : Al

Sustancia compuesta o compuesto.- Se

encuentra formada por dos o más elementos

diferentes. Ejemplo:

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EQUIPO DE DESTILACION

Compuesto

Fórmula

Agua Dióxido de carbono Ácido sulfúrico Amoniaco Cloruro de sodio (sal) Óxido de calcio (cal) Hidróxido de sodio Monóxido de carbono Óxido ferroso

H2O

CO2

H2SO

4

NH3

NaCl CaO NaOH CO FeO

2. Mezcla:

Es la unión de dos o más sustancias en

cantidades variables, no presentan fórmula y no

se forman nuevas sustancias. Se pueden separar

mediante procesos físicos como: destilación,

filtración, etc,

a. Mezcla homogénea.- Presenta una sola fase

(un solo color).

Ejemplos:

• Agua de mar (salmuera): agua y sal

• Agua dura: agua y sal (calcio y magnesio)

• Agua potable: agua y cloro

• Ácido muriático: agua y ácido clorhídrico

• Formol: agua y metanal

• Vinagre: agua y ácido acético

• Latón: cobre y cinc

• Bronce: cobre y estaño

• Amalgama: metal y mercurio

b. Mezcla heterogénea.- Presenta dos o más fases:

Ejemplo:

El hielo flotando en el agua, líquidos no

miscibles como aceite y agua, mezcla de arena

y sal común.

Nota:

Se llama Combinación a la unión de dos o

más sustancias en cantidades fijas,

generándose nuevas sustancias con propiedades

diferentes a las iniciales.

Para separar una mezcla de dos líquidos

miscibles se puede hacer por destilación.

III. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA

Los estados de la materia se manifiestan mediante

dos fuerzas.

Cohesión (Fa ) : Es la atracción molecular en los

cuerpos. Repulsión (FR ) : Es la separación molecular en

los cuerpos.

Entre los estados de la materia tenemos:

1. Estado Gaseoso:

2. Estado Sólido:

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3. Estado Liquido:

4. Estado Plasmático.- El estado se produce

cuando la materia está sometida a altas

temperaturas, como por ejemplo en las

estrellas, donde la temperatura alcanza

millones de grados centígrados. Se caracteriza

porque:

Es el más abundante del universo Es un estado de Alta Energía (Temperatura mayor a 10 000ºC)

La materia está totalmente Ionizada( Cationes

y electrones libres).

LUCES EN LA ATMÓSFERA

5. EL QUINTO ESTADO DE LA MATERIA EL

CONDENSADO DE BOSE- EINSTEIN:

Un BEC es un grupo de unos cuantos millones

de átomos que se unen para formar una sola

onda de materia de aproximadamente 1mm de

diámetro.

Este estado se consigue a temperaturas cercanas

al cero absoluto ( a mil millones de veces más

frío que el espacio interestelar)

Los BECs son frágiles.

La luz viaja muy lentamente a través de los BECs

Los BECs fueron pronosticados por el Físico Hindú Satyendra Nath Bose y por Albert Einstein en 1920.

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Sabías que…

Un BEC es como si sentáramos 100 personas en una misma silla, pero no una encima de la otra, si no que ocupando el mismo espacio.

¿Qué cosas no?...

En 1995 Ketterle creó BECs en su laboratorio, enfriando un gas hecho de átomos de Sodio.

En ese mismo año Eric Cornell y Carl Weiman

crearon también algunos BECs; los de ellos

estaba compuestos por átomos de Rubidio

Superenfriados.

Por eso Cornell y Weiman compartieron el premio Nobel de Física 2001 con Ketterle.

6. SEXTO ESTADO DE LA MATERIA.- Como

sabemos el BEC aparece cuando los

científicos superenfrian unas partículas

llamadas bosones los cuales se unen para

formar una única súper-partícula.

Ahora tenemos “condensados Fermiónicos” recién descubiertas por investigadores financiados por la NASA, se logró enfriando hasta menos de una millonésima de grado sobre el Cero absoluto.

“Cuando se encuentra una nueva forma de

materia, toma un tiempo entenderla”.

IV. PROPIEDADES DE LA MATERIA:

Las características que presenta la materia se llaman propiedades y pueden ser: a. Propiedades generales o extensivas.- Son

aquellas que dependen de la cantidad de materia. Entre ellas tenemos:

1. Masa.- Es la cantidad de materia contenida en

un cuerpo. El instrumento que se usa para medir

la masa es la balanza y su unidad en el Sistema

Internacional es el Kilogramo.

2. Extensión (volumen).- Es el lugar que ocupa

un cuerpo en el espacio.

3. Divisibilidad.- La materia se puede fraccionar en

partes cada vez más pequeñas.

4. Impenetrabilidad.- El espacio ocupado por un

cuerpo no puede ser ocupado por otro en el

mismo instante.

5. Inercia.- Todo cuerpo se mantiene en reposo o

en movimiento uniforme, mientras que no exista una causa (fuerza) que modifique dicho estado.

b. Propiedades particulares o intensivas.- Son aquellas que no dependen de la cantidad de materia y los más importantes son: 1. Dureza.- Es la resistencia que presenta un

sólido a ser rayado. Según la escala de Mohs, el material más duro es el diamante y el menos duro el talco.

2. Tenacidad.- Es la oposición que presenta un cuerpo sólido al fraccionamiento.

3. Maleabilidad.- Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta láminas.

4. Ductibilidad.- Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta alambres o hilos.

5. Viscosidad.- Es la resistencia que

presentan los fluidos en su desplazamiento.

V. FENÓMENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS:

En la naturaleza se producen constantes cambios

en la materia: la evaporación del agua de los mares

y lagos, la lluvia, la corrosión de los metales. Estos

cambios pueden ser físicos o químicos.

a. Fenómeno físico.- Un fenómeno o cambio físico

es toda transformación que sufre la materia,

de manera que la estructura molecular de los

materiales no se altera y sus cualidades

persisten aún después del cambio. Este tipo de

cambio es fácil de identificar, por ejemplo, si se

arruga un papel, se provoca en él un cambio

físico:

No cambia la estructura molecular del papel y

se puede apreciar a simple vista.

Otros ejemplos de cambios físicos son:

Mezcla Dilatación

Cambios de estado, en el ciclo del agua se

grafica todos los cambios de estado sufridos

por dicha sustancia.

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b. Fenómenos químicos.- Un fenómeno o cambio

químico es la alteración de la estructura

molecular que sufre la materia.

Puedes observar un ejemplo de cambio

químico cuando quemas una hoja de papel. El

papel modifica su composición química y, por

ende, sus cualidades químicas.

Alotropía.- Es la existencia en un mismo estado físico de dos o más formas moleculares o cristalinas de un elemento químico, debido a ello, sus propiedades son diferentes. Ejemplo:

Oxígeno - O2 (Oxígeno) - O3 (Ozono)

Carbono - Diamante - Grafito

Fósforo. - Rojo - Blanco

Azufre - Monoclínico - Rómbico

AUTOEVALUACIÓN

1. De las aseveraciones: I. La dureza es la resistencia de un sólido a ser

rayado. II. La inercia es una propiedad extensiva de la

materia. III. Los gases son difícilmente compresibles

Son correctas:

a) sólo I b) sólo II c) sólo III d) I y II e) todas

2. Indicar cuántas propiedades son intensivas:

-Temperatura de ebullición

-Cantidad de materia

-Olor

-Viscosidad -Densidad

a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4

3. ¿Cuáles son propiedades intensivas?

I. Corrosión del hierro en el medio ambiente.

II. Ataque de los ácidos a ciertos metales.

III. Sublimación del hielo seco. III. Evaporación del agua de mar

a) sólo I b) sólo II c) sólo III d) sólo IV e) Todas

4. La resistencia de un cuerpo a ser roto se denomina: a) dureza b) ductibilidad c) maleabilidad d) tenacidad e) masa

5. Indique una sustancia que presente ductibilidad: a) oxígeno b) argón c) oro d) nitrógeno e) madera

6. Señale aquello que no corresponde a un fenómeno químico.

a) fotosíntesis.

b) oxidación de los metales.

c) fermentación de la "chicha de

jora".

d) combustión de la madera. e) la sublimación de la naftalina

7. Señalar al que no representa un fenómeno físico: a) chancar piedra

b) dilatar los metales c) mezclar agua y alcohol d) oxidación de los metales e) todos.

Un papel arde

(combustible)

Un metal se oxida (corrosión)