SESION 1

Introducción a la QuímicaLa Química ha existido desde la prehistoria.Descubrimiento del fuego para múltiples funciones

(12.000 A.C.).Edad de hierro (marcó una época).Aristóteles, Leucipo, Tales de Mileto, etc.Alquimia: Siglo I, surgió en China, India y Grecia.

Introducción a la QuímicaLa intención de los alquimistas era convertir metales

en oro.Medios empleados permitieron usar procesos como

destilación, metalurgia, cristalización, calcinación.Inventores del Alambique, el baño de María y el

agua regia.

Introducción a la QuímicaAntoine Lavoisier, es considerado el padre de

la Química Moderna.Realizó estudios sobre la oxidación de los

cuerpos, respiración animal, Ley de la conservación de la masa, dividió a los elementos en metales y no metales, dividió a compuestos en ácidos, bases y sales, entre otros descubrimientos.

Introducción a la QuímicaLa Química está en todo y en todos.Actualmente se conocen más de 25 millones de

sustancias químicas, y se siguen descubriendo más.Está presente en la naturaleza, en nuestro cuerpo, en

los alimentos, medicinas, etc.Los alimentos contienen sustancias químicas que

suministran energía.Las sustancias químicas están presentes en fibras

naturales o sintéticas , pero las sustancias que constituyen un tipo de fibras son distintas de otras.

Introducción a la QuímicaLas medicinas están constituidas por sustancias

químicas, relación riesgo-beneficio.Existen el uso indebido y malintencionado de

sustancias químicas con fines bélicos.El uso indiscriminado y falta de precaución en el

manejo de sustancias químicas que han ocasionado (y lo siguen haciendo) una gravísima contaminación ambiental.

Introduccion a la QuimicaEs importante entender los fundamentos de la Química,

para el manejo apropiado de las sustancias químicas, especialmente en estos tiempos de cambios tan acelerados.

Debido a que las sustancias químicas estan presentes en todas partes, todos nosotros nos convertimos de cierta forma en químicos y por eso la necesidad de entender sus fundamentos.

¿Qué es la Química?Es la rama de la ciencia que estudia las

características y composición de todos los materiales, así como los cambios que estos sufren.

Importante indicar que cada sustancia tiene sus propias características o características específicas.

El hierro metálico reacciona con el oxígeno del aire para producir Herrumbre (comúnmente conocido como óxido).

El hierro metálico es muy diferente de la herrumbre.

Relación de la Química con otras cienciasEdad de Oro de la Química se presentó en el siglo

XX.Es imposible que no se relacione con otras ciencias,

con el fin de apoyarse mutuamente.Con frecuencia se la describe como la ciencia

fundamental.Se relaciona con: Astronomía, Agronomía,

Geología, Arqueología, Leyes, Ingeniería, Bioquímica, Farmacia y Medicina.

Relación de la Química con otras cienciasAstronomía: Composición de cometas, Planetas,

estrellas, etc.Agronomía: Composición química de suelos, uso de

fertilizantes, fungicidas, etc.Geología: Estudia composición y comportamiento

químico de la Tierra, distribución, abundancia de elementos. Minerales y rocas.

Relación de la Química con otras cienciasArqueología: Prueba del C14 (para datar

civilizaciones pasadas), también la prueba de Potasio-Argón prueba de datación radiométrica.

Leyes: el abogado requiere conocer de Química, investiga casos de envenenamiento, heridas con arma de fuego, conocer de sustancias tóxicas, etc.

Ingeniería: estudian resistencias de materiales, como hierro, análisis de cemento, etc.

Relación de la Química con otras cienciasBioquímica: composición química de seres vivos:

proteinas, carbohidratos, lípidos, etc. (Ciencia de la vida).

Farmacia: farmacéutico se encarga de preparar medicamentos, por tanto debe saber entre otras cosas el comportamiento de las diferentes sustancias químicas que se emplean en determinada droga, ejemplo: aspirina.

Relación de la Química con otras cienciasMedicina: Cuerpo humano verdadero laboratorio de

Química, se producen constantes cambios y reacciones químicas.

También se experimentan en el cuerpo reacciones químicas por una acción mecánica.

Diariamente se descubren y desarrollan nuevas drogas para tratar una enfermedad.

Método CientíficoLa palabra Método Científico se deriva del griego meta=

hacia, a lo largo y odos= camino (Camino que conduce a un lugar); y del latín scientia = camino hacia la ciencia.

El método científico es un conjunto de pasos científicos bien estructurados que tienen como finalidad alcanzar conocimientos válidos mediante la utilización de instrumentos confiables.

Es decir se refiere al conjunto de procesos que el hombre debe emplear en la investigación y demostración de la verdad.

Método CientíficoEn la actualidad consiste en una búsqueda constante de

explicaciones cada vez mejores a las dudas que surgen sobre la naturaleza.

Aún asi se caracteriza por cuanto no es autosuficiente ni infalible.

No es autosuficiente porque es necesario partir de conocimientos previos, que se ajustan en base a la experiencia científica.

No es infalible por cuanto las conclusiones obtenidas pueden ser erróneas.

Método CientíficoNo existe un solo Método científico o modelo clásico.Todos guardan en común: una idea brillante del hombre,

trabajo complementario de los científicos y de las ciencias, utilización de herramientas matemáticas, estadísticas, etc.

El investigador tiene que ser ordenado en su trabajo, muy paciente y lo ideal, someterse al método científico que le permite organizar y utilizar el conocimiento en la predicción o explicación de un hecho.

Método CientíficoEl método científico se desarrolla en cinco etapas:

Observación, experimentación, ley, hipótesis y teoría.

Observación: Recolección y ordenamiento de datos, sobre un fenómeno determinado.(Realiza).

Experimentación: Prácticas en el laboratorio.(Realiza).

Método CientíficoLey: Enuncia el comportamiento de lo observado.

No explica la razón del fenómeno, simplemente enuncia.

Hipótesis: Explica comportamiento de la naturaleza frente a la materia. Es una explicación razonable de un conjunto de hechos o de una ley.

Teoría: Confirmación de la hipótesis. Es una explicación bien establecida que ha resistido ser puesta a prueba extensamente.

Materia y EnergíaTodo lo que nos rodea está formado por un

componente común: la materia.Sustancia de la que están hechas todas las cosas

materiales del universo, una roca, un árbol, el agua.A escala microscópica: las células, lo átomos, los

virus, el ADN.También lo que no está a nuestro alcance: el sol, las

estrellas, galaxias, etc.

Materia y EnergíaNo es materia el sonido, la luz, el tiempo o el color

(no tienen masa).Materia es todo lo que tiene masa e inercia y ocupa

un lugar en el espacio.Esta porción de espacio se la conoce como

volumen, en el caso del aire este no es evidente.La Química estudia la materia y los cambios que

ésta experimenta.

Materia y EnergíaAl hablar de materia es necesario hacer hincapié en dos

conceptos: masa y peso.A menudo estos dos términos se utilizan incorrecta e

indistintamente en la conversación cotidiana, es muy importante conocer la diferencia entre ambos.

Durante la mayor parte de su historia el ser humano estuvo sujeto a la superficie terrestre la cual ejerce una fuerza gravitatoria relativamente constante sobre un objeto dado, por eso masa y peso se usan indistintamente.

Sin embargo esta apreciación cambió una vez que se iniciaron las exploraciones en el espacio.

Materia y EnergíaMASA: es una medida de la cantidad de materia. La

masa de un cuerpo es invariable. Su unidad de medida es el kilogramo (Kg)

El aire tiene masa, nos damos cuenta al caminar con viento en contra.

PESO: es una medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre la masa de un cuerpo, en el caso de la tierra es la fuerza de gravedad terrestre. El peso es variable

Materia y EnergíaLa masa (cantidad de materia) de cada cuerpo es

atraída por la fuerza de gravedad de la tierra.Esta fuerza de atracción hace que el cuerpo (la masa)

tenga un peso.¿Será el peso y la masa de una persona igual en la tierra

y en la luna?La masa de la persona será la misma (es invariable), sin

embargo el peso variará, recordemos que la fuerza de la gravedad de la Luna es 6 veces menor que la de la Tierra.

Materia y energía

Clasificación de la materia

Dos de los principales métodos de clasificación de la materia se basan de acuerdo a su estado físico (gaseoso, líquido y sólido) y de acuerdo a su composición.

Materia y energía

Estados de la materia

La materia se presenta en 3 estados físicos o formas de agregación:

Sólido, Líquido y Gaseoso.

Materia y energíaEstado Sólido: Forma y Volumen definidos, es rígido.Partículas estrechamente empaquetadas, unidas por

efecto de fuerzas de atracción.Presentan poco movimiento una pequeña vibración pero

no pueden trasladarse de un lugar otro. Pueden ser cristalinos o amorfos. En un sólido cristalino los átomos, iones o moléculas

están ordenados de manera bien definida, ejemplo: la sal común, el diamante, etc.

Materia y energíaUn sólido amorfo (sin forma) es un sólido cuyas

partículas no tienen una estructura ordenada, carecen de formas y caras bien definidas, ejemplo: el vidrio.

Son ejemplos de estado sólido: el hielo, el aluminio, el cobre, azúcar, etc.

Materia y energíaEstado Líquido: Tienen capacidad de fluir y se adaptan a la forma del

recipiente que los contiene, es por eso que no tienen forma específica pero si volumen definido (independiente del recipiente).

Las partículas estan unidas por fuerzas de atracción menores que los sólidos, se mueven con mas libertad. Ejemplos: agua, mercurio, alcohol, aceite, vinagre, etc.

Al aumentar la temperatura aumenta el movimiento de las partículas, movimiento desordenado pero al unísono.

Materia y energía

Viscosidad: característica de los líquidos, es una medida de su resistencia al flujo. La miel fluye con lentitud mientras que el agua con menor viscosidad, fluye más rápido.

Los líquidos pueden ser: Miscibles e Inmiscibles.

Materia y energíaLíquidos Miscibles: se disuelven el uno en el otro,es

posible mezclarlos en cualquier proporción, no se separan en capas. Ejemplo agua y alcohol.

Líquidos Inmiscibles: no se disuelven el uno en el otro, al agitarlos forman una mezcla turbia con gotas diminutas de uno de ellos, si se los deja en reposo, se separan en dos capas distintas. Ejemplo agua y aceite.

Materia y energíaEstado gaseoso:No tienen forma ni volumen definidos, adoptan la

forma y el volumen del recipiente que los contiene.Se difunden con rapidez.Las fuerzas que mantienen unidas a las partículas

son muy pequeñas, movimiento desordenado, chocando entre sí y con las paredes del recipiente.

Estados de la MateriaPodemos comprimir un gas de tal manera que ocupe un

volumen más pequeño, o expandirlo para que ocupe un volumen mayor.

Ejemplos de estado gaseoso: vapor de agua, aire, helio, CO2, etc.

Materia y energía

Estados de la materia

Materia y EnergíaSustancias PurasLa mayor parte de las formas de materia con las que nos

topamos no son químicamente puras, sin embargo podemos descomponer o separar, estas clases de materia en sustancias puras.

Sustancia Pura: O simplemente “sustancia” se trata de una sustancia química particular compuesta de la misma clase de materia, con partículas del mismo tipo en toda su extensión.

Su composición es definida y fija, no varía de una muestra a otra, ejemplo: el agua y la sal de mesa principales componentes del agua de mar.

Materia y energíaLas sustancias puras pueden de dos tipos: ELEMENTOS

Y COMPUESTOSELEMENTOS: Sustancias más fundamentales con las

cuales se construyen todas las cosas materiales.Los elementos no pueden descomponerse en sustancias

más simples.A nivel molecular cada elemento se compone de un solo

tipo de átomo. Todos los átomos de un trozo de cobre son átomos de cobre. Ejemplo: tabla periódica de los elementos.

Materia y EnergíaCompuestos: Son sustancias puras formadas por dos o

más elementos, combinados unos con otros químicamente en proporciones fijas.

Los compuestos pueden descomponerse en sus elementos constituyentes.

Cada compuesto tiene una fórmula química que indica las proporciones en que se combina cada elemento.

Ejemplo: el agua es un compuesto constituido por dos elementos, hidrógeno y oxígeno.

Las propiedades de los compuestos son diferentes de las de los elementos individuales que los forman.

Materia y energíaMezclas: materia formada al juntar dos o más

sustancias, cada sustancia conserva su identidad química es decir sus propiedades. Tienen composición variable a diferencia de las sustancias puras que tienen composición fija. Una taza de café endulzado puede tener mucha o poca azúcar.

Las sustancias que constituyen una mezcla se denominan componentes de la mezcla (azúcar y agua).

Las mezclas se clasifican en: Homogéneas y Heterogéneas.

Materia y energíaMezclas Homogéneas: Son aquellas que se

caracterizan por ser uniformes en toda su extensión, es decir en todos sus puntos.

Están formadas por una sola fase, es decir no se pueden distinguir las partes, como el aire (nitrógeno, oxígeno y otras sustancias).

Su composición y apariencia son uniformes.Las mezclas homogéneas también se llaman

disoluciones, éstas pueden ser: sólidas como el latón, el bronce; líquidas como el vino, tintura de yodo; y gaseosas como el aire, el gas natural.

Materia y EnergíaMezclas Heterogéneas: Son aquellas que no presentan

propiedades y aspecto uniforme en toda su extensión, consisten de partes que son físicamente distintas.

La composición de una zona o fase difiere totalmente de la composición de otra zona o fase.

Las partes de una mezcla heterogénea pueden ser separadas mecánicamente unas de otras.

Materia y EnergíaSon ejemplos de mezclas heterogéneas: las ensaladas,

una pizza, una muestra que contiene hierro y arena, las rocas, etc.

Materia y Energía

Materia y EnergíaPropiedades Físicas y Químicas de la MateriaCada sustancia tiene un conjunto único de

propiedades, es decir características que permiten reconocerla y distinguirla de otras sustancias.

Las propiedades de la materia se pueden agrupar en dos categorías: Propiedades Físicas y Propiedades Químicas

Materia y Energía

Propiedades Físicas: Son aquellas que identifican la sustancia sin que se altere la identidad y la composición de la misma.

Son propiedades físicas: punto de ebullición, punto de fusión, brillo, volatilidad, color, sabor, suavidad, dureza, lubricidad, olor, ductilidad, maleabilidad, conductividad eléctrica, se disuelve en el agua, viscosidad (resistencia al flujo), densidad (relación masa-volumen).

Materia y EnergíaPropiedades Químicas: Son aquellas que relacionan

los cambios de composición de una sustancia o sus reacciones con otras sustancias.

Las propiedades químicas incluyen la tendencia de una sustancia a reaccionar con otra, a enmohecerse, corroerse, a descomponerse cuando se calienta.

Otras propiedades químicas indican que una sustancia arde en el aire, que reacciona con el agua, reacciona con ciertos ácidos, reacciona con ciertos metales, reacciona con ciertos no metales, que es tóxica, que hace explosión.

Materia y EnergíaSon ejemplos de Propiedades Químicas cuando el

hierro se oxida, madera quemada, huevo cocido, cuando una sustancia arde en presencia de oxígeno, etc.

Materia y EnergíaTanto las Propiedades Físicas y Químicas se conocen

también como Propiedades Intensivas, es decir ayudan a identificar o caracterizar un tipo de materia en particular, y no dependen de la cantidad de muestra que se estudia.

Propiedades Extensivas: Son aquellas que dependen de la cantidad de muestra presente, incluyen medidas de Masa, Volumen y Longitud.

Las propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de muestra presente mientras que las propiedades extensivas si.

Materia y EnergíaCambio Físico y Cambio Químico de la MateriaCambio Físico: Son aquellos cambios en los que no hay

variación en la naturaleza de la materia. La sustancia inicial es la misma que al final.

Las sustancias varían su apariencia física pero no su composición.

Todos los cambios de estado (líquido a gas, o de líquido a sólido) son cambios físicos, como la evaporación del agua que cambia del estado líquido al gaseoso, pero sigue estando constituida por moléculas de agua.

Materia y EnergíaCambio Químico: Llamado también reacción química,

es aquel que se produce cuando hay una transformación en la naturaleza de la materia.

Una o varias sustancias se transforman en otra u otras químicamente diferentes.

Ejemplos de cambio químico: el hierro de una verja cambia al oxidarse convirtiéndose en óxido férrico.

Cuando se intenta establecer si un cambio es físico o químico es necesario plantear la pregunta: ¿Ha cambiado la composición fundamental de la sustancia?, en un cambio químico si ocurre, pero no si es un cambio físico.

Materia y EnergíaEl descubrimiento de La Ley de Conservación de la

masa tuvo lugar en Francia, por obra de Antoine Lavoisier, luego de llevar a cabo múltiples experimentos de reacciones en recipientes cerrados.

Ley de Conservación de la masa nos dice:En toda reacción química la masa se conserva, es decir

la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.

No se crea ni se destruye masa durante los cambios físicos y químicos

Materia y EnergíaLas reacciones químicas van acompañadas en unos

casos de desprendimiento de energía en otros de absorción de energía.

Esto se debe a que cada átomo y cada molécula de una sustancia posee una determinada energía química o energía interna, recordemos el concepto de energía:

Energía: es la capacidad para realizar trabajo, fuerza, movimientos o transferir calor.

La energía puede ser de dos tipos: cinética y potencial

Materia y Energía

Energía Cinética: energía de movimiento (un automóvil en movimiento).

Energía Potencial: energía almacenada, que posee un objeto en virtud de su posición o composición química

Todas las reacciones químicas van acompañadas de un cambio de energía, algunas liberan energía son las llamadas reacciones exotérmicas y otras absorben energía las llamadas reacciones endotérmicas.

Materia y EnergíaReacción exergónica es aquella que libera energía en

otras formas distintas del calor.Reacción endergónica absorbe energía en formas

distintas del calor.Siempre que ocurre una reacción hay un cambio de

energía, sea que se libere o se absorba.Ley de Conservación de la Energía: La energía no se

crea ni se destruye, solamente se transforma.

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