que es quimica
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QUÍMICA GENERAL
Bioquímica y Farmacia
Ingeniería en Industrias
Biología
Bibliografía Básica
BURNS, Ralph A. FUNDAMENTOS DE
QUÍMICA. Quinta Edición. Editada por
PEARSON México. 2011.
QUÉ ES QUÍMICA?
Ciencia que estudia:
La composición, estructura y
propiedades de la MATERIA así
como los cambios que ésta
experimenta durante las reacciones
químicas y su relación con la
ENERGÍA.
QUÍMICA INORGÁNICA
Se encarga del estudio integrado de la
formación, composición, estructura y
reacciones de los elementos y compuestos
inorgánicos; es decir, los que no poseen
enlaces carbono-hidrógeno.
QUÍMICA ORGÁNICA
Química del carbono
¿Por qué estudiar Química?
La química es básica para la comprensión de muchos campos:
- Agricultura- Astronomía
- Ciencia animal- Geología- Farmacia
- Ciencia de los materiales, etc.
Todos utilizamos
química en
nuestra vida
diaria
Aprender los
beneficios y los
riesgos asociados
a los productos
químicos
Relación de la Química con otras ciencias y la
industria
1. Materia y Energía1.1. Materia.
1.2. Estados de la materia.
1.3. Elementos y compuestos.
1.4. Sustancias puras y mezclas.
1.5. Propiedades y cambios físicos y químicos.
1.6. Unidades métricas y SI.
1.7. Factores de conversión.
1.8. Cifras significativas.
1.9. Notación científica.
1.1 MATERIA
Sustancia de la que están hechas todas las
cosas materiales del universo.
Por definición, la materia es todo aquello que
tiene MASA e inercia, y ocupa un lugar en el
espacio.
Ejemplos: Aire (caminar contra el viento),
Alimentos, Rocas, Vidrio, Gases,
estrellas….etc.
La Química es la ciencia que estudia la
materia y los cambios que ésta experimenta.
¿MASA = PESO?
MASA. Es una medida de la cantidadde materia que posee un cuerpo.Incluso el aire tiene masa.
En el SI: kg ( se mide con una balanza)
PESO. Es la acción de la fuerza de lagravedad sobre la masa de un objeto enparticular. (es la fuerza con la que es atraídoun cuerpo por la gravedad).
En el SI: Newton (la fuerza necesaria paraproporcionar una aceleración de 1m/s2 a unobjeto de 1 kg de masa)
PESO = GRAVEDAD x MASA
en la tierra, G = 9,8 m/s2
en la luna, G = 1,62 m/s2
Una barra de 9 kg pesará:
88,2 N en la tierra
15,87 N en la luna
Cierta persona tiene una MASA de 73 Kg.
¿qué pasa con la masa y el peso en?:
a. La Luna con gravedad de 0,17 veces
que la tierra.
b. La Tierra.
c. El Espacio.
d. En Marte con una gravedad de 0,38
veces que en la tierra.
MASA: No cambia
PESO:
a. Luna: Después de la Tierra y de
Marte.
b. Tierra: El peso es el mas grande.
c. Espacio: Carece de peso
d. Marte: En segundo lugar
Cuanto pesaría usted en Marte?
VOLUMEN
Es el lugar que ocupa un cuerpo en el
espacio.
Unidad en el SI: m3
Ejercicios
¿Cuál es la masa de una sustancia que
tiene un volumen de 350 litros y una
densidad de 1,22 kg/m3?
¿Qué volumen ocupará 300 g de una
sustancia cuya densidad es 2,7 g/cm3?
DEBER DE CONSULTA
Consulte cómo se mide el volumen en:
Sólidos regulares
Sólidos irregulares
1.2. ESTADOS DE LA MATERIA
Según su temperatura, una muestra demateria, puedo ser un Solidos, Líquido o unGas.
Estas tres formas de materia se conoce comoestados de la materia, o estados físicos.
Agua sólida Agua líquida Aguagaseosa
(hielo) (vapor deagua)
Fusión Ebullición
En el ESTADO SOLIDO las moléculas
están muy juntas y se mueven oscilando
alrededor de unas posiciones fijas; las
fuerzas de cohesión son muy grandes
En el ESTADO LIQUIDO las moléculas
están más separadas y se mueven de
manera que pueden cambiar sus
posiciones, pero las fuerzas de
cohesión, aunque son menos intensas que
en el estado sólido, impiden que las
moléculas puedan independizarse
En el ESTADO GASEOSO las moléculas
están totalmente separadas unas de otras
y se mueven libremente; no existen
fuerzas de cohesión.
Las fuerzas de cohesión son las fuerzas
que atraen y mantienen unidas las
moléculas
Identifique el estado de los siguientes
materiales:
Oxígeno
Vapor de agua
Cera de vela
Alcohol
RESPUESTA
Oxígeno
Vapor de agua
Cera de vela
Alcohol
Gas
Gas
Sólido
Líquido
CAMBIOS DE ESTADOS DE LA
MATERIA
Propiedades de los sólidos, líquidos y gases
Estado Forma VolumenPropiedades
submicroscópicasCompresibilidad
Sólido Definida Definido
Partículas en
contacto y
estrechamente
empaquetadas
Insignificante
Líquido Indefinida Definido
Partículas en
contacto, pero
móviles
Muy poca
Gaseoso Indefinida Indefinido
Partículas muy
separadas e
independientes
unas de otras
Alta
1.3 ELEMENTOS Y COMPUESTOS
Sustancia pura. Es aquel elemento o compuesto
formado de la misma clase de materia, con
partículas del mismo tipo en toda su extensión.
ELEMENTO.- Es la sustancia más fundamental, con
las cuales se construye todas las cosas materiales.
La partícula más pequeña que conserva las
propiedades del elemento es el átomo.
- Se encuentran naturalmente en la Tierra un total
de 92 elementos. Por ejemplo:
oro, aluminio, oxígeno, carbono.
- 26 elementos han sido creados por
científicos, como por ejemplo: el Americio, el
Polonio.
- La mayoría son poco comunes, tan sólo unos 10
elementos componen el 99% de todo lo que hay
en la corteza terrestre.
26
Los átomos de un elemento sólido
están organizados con un arreglo a un
patrón regular y son del mismo tipo.
◦ Ejemplo: todos los átomos de un trozo de
cobre son átomos de cobre, átomos de un
trozo plata será de plata.
Los átomos de un elemento en
particular no se pueden dividir en
átomos más simples.
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2
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1
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4
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Po(210)
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86
Rn(222)
787
Fr(223)
88
Ra(226)
89
Ac
~(227)
104
Rf(257)
105
Db(260)
106
Sg(263)
107
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108
Hs(265)
109
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110
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118
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Lanthanide
Series*
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1
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9
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2
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Yb173.
0
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Actinide
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90
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0
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A
m(243)
96
C
m(247)
97
Bk(247)
98
Cf(249)
99
Es(254)
100
F
m(253)
101
M
d(256)
102
No(254)
103
Lr(257)
COMPUESTOS.- Son sustancias puras constituidas
por átomos de dos o más elementos químicos
combinadas unos con otros en proporciones fijas.
- Cada compuesto tiene una fórmula química que
indica las proporciones en que se combinan cada
elemento por ejemplo. NH3.
- Las propiedades de los compuestos son diferentes
de las propiedades de los elementos individuales
que lo forman.
Agua (H2O) Glucosa (C6H12O6)
Amoniaco (NH3)
1.4 SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS
Clasificación de la materia.
Sustancias puras
Elementos HeterogéneasCompuestos
Mezclas
Materia
Homogéneas
Elementos. Tienen un solo tipo de átomos, 92 naturales
y 26 artificiales, 118 en la tabla periódica. Están
caracterizados por su número atómico. H=1 y U=92
Ejemplos: Fe, Cu, C, Ne, Au…
Metales, no metales y gases nobles.
Compuestos. Combinación de dos o más
tipos de átomos. Existen por millones, por
ejemplo el carbono.
Mezclas: son combinaciones de dos o más sustancias puras en las que cada una conserva su propia identidad química y sus propiedades.
Pueden ser elementos o compuestos
Mezclas homogéneas: conservan su composición en
todas sus partes y se forman por dos o más sustancias
puras. Uniformes en todos sus puntos. Contienen una
sola fase. Ejemplos.
• Líquido-líquido. Gasolina (hidrocarburo), Aguardiente
(etanol y agua)
• Gas-gas. Aire, gas natural.
• Sólido-sólido. Aleaciones por ejemplo el bronce (cobre
y estaño)
Mezclas Heterogéneas: .no tienen la
misma composición, propiedades y
aspecto en todos sus puntos.
Contienen dos o más fases. Ejemplo:
Líquido-líquido. aceite y agua, etanol
agua, hexano y acetato.
◦ - Emulsión. Leche, mayonesa.
Líquido-sólido.
◦ - suspensión. Avena preparada, agua
sucia.
Para obtener una sustancia pura es
necesario separarla de una mezcla.
Está separación se basa en las diferencias
de las propiedades físicas y químicas de los
componentes de la mezcla.
Existen distintas separaciones:
- Decantación
- Filtración
- Destilación
- Tamizado
Separación de mezclas
TAMIZAJEDECANTACIÓN
DESTILACIÓN
METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
MEZCLAS HETEROGÉNEAS
1.-MEZCLAS SÓLIDO-LÍQUIDO:
Centrifugación
Filtración
Sedimentación
2.-MEZCLAS SÓLIDO-SÓLIDO:
Separación magnética
3.-MEZCLAS LÍQUIDO-LIQUIDO
Decantación
Tipos de separación:
Centrifugación
Separación
magnética
METODOS DE SEPARACIÓN DE
MEZCLAS
MEZCLAS HOMOGÉNEAS:
1.-MEZCLAS SÓLIDO-LÍQUIDO:
Cristalización
Calentamiento a sequedad
Evaporación
2.-MEZCLAS LÍQUIDO-LÍQUIDO
Destilación
MATERIA
SUSTANCIAS PURAS
Simples
Un solo tipo de átomo.
Cl,Fe, O2 ,Ca,Na…
Compuestas
Dos o mas tipos de átomos.
H 2O , CH4 , NH3
Un solo componente
MEZCLAS
Homogénas
Una sola fase:Sal+agua
Azucar+aguaAlcohol+agua
Heterogénas
Dos o mas fases:Arena+aguaAceite+agua
Dos o mas componentes
DEBER
¿Cómo separar?◦ Agua + Perlas de vidrio o granallas
◦ Agua + Aceite de vaselina
◦ Agua + Alcohol
◦ Agua + Azúcar + Alcohol
De las sustancias que siguen, indique las que soncompuestos y las que son mezclas, distinga entremezclas homogéneas y heterogéneas◦ Tinta de bolígrafo
◦ Sopa de champiñones
◦ Agua
◦ Agua azucarada
◦ Sal
1.5 PROPIEDADES DE LA
MATERIA
Propiedades físicas: se pueden observar sincambiar la composición de la sustancia
- color, olor, sabor, densidad, punto de fusión ypunto de ebullición.
PROPIEDADES FISICAS PUEDEN SER:
◦ EXTENSIVAS (DEPENDEN DEL TAMAÑO DE LOSCUERPOS)
◦ INTENSIVAS O ESPECÍFICAS (SONCARACTERÍSTICAS DEL CUERPO QUE SECONSIDERE E INDEPENDIENTES DE SU FORMA YTAMAÑO. EJ: color, olor, p. de fusión..)
Propiedades químicas: se observan sólo cuando la sustancia sufre un cambio en su composición.
- Cuando el hierro se oxida, al quemar un papel.
Ejemplos: Propiedades
Físicas
Brillo
Volatilidad
Sabor, dureza
Maleabilidad
(láminas)
Ductibilidad (hilos)
Viscosidad
Conductibilidad
Químicas
Arde en el aire
Hace explosión
Reacc. con ciertos
ácidos
Reacc. con ciertos
metales
Es toxico
CAMBIOS FISICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS
CAMBIOS QUÍMICOS
Se dice que se ha producido una transformaciónQUÍMICA cuando una muestra de materia setransforma en otra muestra de composicióndiferente.
- Alteran la composición química de la materia.
- Origen a otras sustancias.
Ejemplo:
Cl + Na (NaCl)
Los cambios químicos
Un cambio
químico se
produce cuando
las propiedades y
la composición de
la materia han
cambiado y han
aparecido otras
materias
diferentes.
La cantidad de masa
total no varía.
CAMBIOS FISICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS
CAMBIOS FISICOS
Se dice que se ha producido una transformación física cuando una muestra de materia cambia alguna de sus propiedades físicas, aspecto físico, pero su composición permanece inalterada.
-No se forman nuevas sustancias.
Ejemplo:
hielo agua vapor
1.6 ENERGÍA
La Energía puede manifestarse de
diferentes maneras: en forma de
movimiento (cinética), de posición
(potencial), de calor, de electricidad,
de radiaciones electromagnéticas, etc.
Según sea el proceso, la energía se
denomina:
Energía
térmica
Energía
eléctrica
Energía
radiante
Energía
química
Energía
nuclear
DEBER DE CONSULTA
Consulte y defina a cada una de las formas de
energía
2. Mediciones fundamentales
2.1. Unidades métricas y SI.
2.2. Cifras significativas.
2.3. Notación científica.
2.4. Densidad y densidad relativa.
2.5. Medición de la temperatura.
Mediciones
Frecuentemente necesitamos realizar
mediciones que se utilizan en cálculos.
Existen diferentes instrumentos que nos
permiten medir las propiedades de una
sustancia: longitud, volumen, masa y
temperatura. Éstas proporcionan medidas
macroscópicas (se toman de manera
directa) y microscópicas métodos
indirectos
Un valor de medición se compone de la
cantidad métrica y la unidad.
Las unidades empleadas son las de sistema
métrico, desarrollado en Francia.
Las unidades empleadas en mediciones
científicas son las del Sistema Internacional
(SI).
2.1 UNIDADES MÉTRICAS Y SI
UNIDADES DE MEDICIÓN
LONGITUD: Unidad fundamental (m).
MASA: Unidad fundamental kilogramo (kg).
Medida de la cantidad de material que hay en un
objeto.
PESO: Es la fuerza que la masa ejerce debido a
la gravedad.
UNIDADES DE MEDICIÓN
Unidades del SI derivadas
VOLUMEN: Unidad fundamental m3. Es la cantidad de espacio
que ocupa la materia.
El volumen de una caja se obtiene multiplicando la longitud (l) por
el ancho (a) por la altura (h) de la caja.
DENSIDAD: se define como la cantidad de masa en una unidad
de volumen de la sustancia. Se expresa en gramos/centímetro
cúbico (g/cm3)
Densidad = masa /volumen
2.2 CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Cualquier dígito diferente de cero es significativo.
1234.56 (6 cifras significativas)
Ceros entre dígitos distintos de cero son significativos.
1002.5 (5 cifras significativas)
Ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cerono son significativos.
000456 (3 cifras significativas)
Si el número es menor que uno, entonces únicamentelos ceros que están al final del número y entre losdígitos distintos de cero son significativos.
0.01020 (4 cifras significativas )
2.3 NOTACIÓN CIENTÍFICA
Al manejar cifras extremadamente
grandes o pequeñas se comenten
errores. Por ello es aconsejable
manejar notación científica.
N x 10n
N= número de 1 a 10
n= exponente entero positivo o
negativo
2.4 DENSIDAD
La densidad, relaciona la masa de lasustancia con el volumen que ocupa.
D= m/v
UNIDADES :
Sólidos: Kg / m3 g / cm3
Líquidos: g / ml
DENSIDAD
Masa por unidad de volumen del corcho:
240 : 1000 = 0,24 g /cm3
Masa por unidad de volumen del plomo:
11290 : 1000 = 11,29 g /cm3
corcho plomo
1000 cm3
de volumen
DENSIDAD
Aire 0,012
Alcohol 0,8
Agua 1
Densidades de algunas sustancias (g/cm3)
Aluminio 2,7
Cobre 8,9
Plata 10,5
Plomo 11,3
Hierro 7,8
Mercurio 13,6
Oro 19,3
Un recipiente lleno con un volumen de 25 ml, contiene
27.42 g de una solución de sal y agua. Cuál es la
densidad de esta solución?
D= m / V
D= 27.42g / 25 ml
D= 1.0968 g/ml
DENSIDAD RELATIVA (DR)
DR de una sustancia = Densidad de la
sustancia
Densidad del Agua
UNIDADES : NO TIENE UNIDADES
La densidad de una sustancia es de 1.5
g/mL. Calcular la DR ?
1.5 g/mL / 1.0 g/mL = 1.5
TEMPERATURA: Es una
medida de la intensidad del
calor
“Calor” es una forma de
energía asociada con el
movimiento de las partículas
pequeñas de materia, indica
cantidad de energía.
2.5 MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA
K= °C + 273.15
°C= 5/9 (°F – 32)
°F= 9/5 (°C + 32)