sesion n° 02 materia y energia

SESION N° 02 MATERIA Y ENERGIA

Mag Antonio Leonardo DELGADO ARENAS

Quimica - UAP - ALDA - 2012 1

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE TECNOLOGIA MEDICA

QUIMICA

Quimica - UAP - ALDA - 2012

2

MATERIA: Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, y tiene una masa.


3


4

ESTADOS DE LA MATERIA

Una forma útil de clasificar la materia es de acuerdo a los estados de la materia, es decir, mediante sus posibles condiciones físicas de agregación.

► Se conocen tres estados: sólido, liquido y gaseoso, representados por el hielo, el agua liquida y el vapor.

► Cada estado puede ser definido por la propiedad de conservar una forma y un volumen determinado.


5

Sólidos: tienen formas y volúmenes definidos

Líquidos: tienen volumen definido pero forma indefinida. Toman la forma del recipiente que los contiene.

Gases: no tienen forma ni volumen definidos. Ocupan cualquier espacio cerrado en donde se encuentren


6


7

TIPOS DE MATERIA

Los tipos de materia son: elementos, compuestos y mezclas.

► Los materiales de cualquier muestra de materia, se llaman generalmente sustancias.


8

► la mayor parte de la materia esta constituida de dos o mas sustancias mezcladas entre si, y cada una contribuye con algo a las propiedades de la muestra.

Ejemplo: El jugo de naranja natural consiste en agua, vitamina C, una pequeña cantidad de azúcar de la fruta, acido cítrico, algo de pulpa de la fruta y otras sustancias.

► Básicamente hay dos grandes tipos de sustancias: elementos y compuestos.

☻ Los elementos no se pueden transformar en sustancias mas simples.

☻ Existen alrededor de 111 elementos ☻ Mas del 90% de la masa de todas las cosas

vivientes consiste en sustancias formadas por solo cuatro elementos: C; N; H y O


9

► Casi 90 elementos se encuentran en forma natural, el resto han sido creados por físicos, que utilizaron para su obtención equipo muy costoso.

► Estos elementos sintéticos mas algunos que se encuentran en forma natural, tienen una propiedad especial llamada radiactividad, “que es la propiedad de emitir un tipo de radiación peligrosa o de otro tipo”.

► A la temperatura ambiente, casi 13 elementos son solidos, 2 son liquidos, 11 son gases.

► Alrededor de 20 elementos son metales. METAL: Es cualquier sustancia que

tiene una superficie brillante cuando se pule, que es forjado en laminas, estirado hasta formar alambre, y que es un buen conductor de la electricidad.


10

► Algunas veces se funden dos o mas metales, se mezclan y se dejan enfriar para producir una mezcla solida de metales llamada ALEACION.

Ejemplo: el acero es en realidad el nombre de una familia de aleaciones:

☻ acero al carbono: Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.


11

☻ aceros aleados: Estos aceros contienen un proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.

☻ aceros de baja aleación ultrarresistentes: contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono.

Ejemplo: En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.


12

☻ aceros inoxidables: Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel

y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas.

Se le usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales.

En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.


13


14

► Algunos elementos sólidos, como el carbono y el azufre, mas todos los elementos gaseosos se clasifican como no metales.

☻ con los no metales sólidos no se pueden formar laminas o alambres y no conducen la electricidad como los metales.

COMPUESTOS QUIMICOS: Son sustancias que están

formadas por dos o mas elementos, los cuales están combinados en una forma muy especial. Siempre están combinados en una proporción de masa que esta definida por ambos y es única para el compuesto.

Ejemplos: Cuando el agua se descompone en sus elementos,

hidrogeno y oxigeno, se obtienen invariablemente en una


15

relación de masa de 2 g de hidrogeno y 16 g de oxigeno

En el jugo de naranja, la vitamina C, el acido cítrico y el azúcar de fruta, son compuestos químicos. Los elementos que lo constituyen son carbono, hidrogeno y oxigeno, sin embargo las proporciones son diferentes para cada compuesto.

La sal de mesa también es un compuesto; sus elementos son el sodio y el cloro

MEZCLA: Esta formada por dos o mas sustancias que están presentes en una proporción, la cual puede variar considerablemente.

Ejemplo: El jugo de naranja es una mezcla. Su pulpa es una mezcla de compuestos.


16

REACCIONES QUIMICAS: Son procesos en los cuales las sustancias llamadas reactivos se transforman en diferentes sustancias llamadas productos.

☻ Los reactivos y los productos siempre tienen alguna propiedad física que es completamente diferente. El sodio, cloro y cloruro de sodio ilustran lo anterior.

☻ Las reacciones químicas siempre generan algún cambio en las propiedades físicas a medida que los reactivos se

transforman en productos. OBSERVACION: Los compuestos se

forman mediante reacciones químicas


17

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS: En un compuesto químico determinado, los elementos

siempre están combinados en la misma proporción de masa.

LEY DE LAS CONSERVACION DE LA MASA: En una reacción química, la suma de las masas de los

reactivos siempre es igual a la suma de las masas de los productos.

Ejemplo: H2 + 1/2O2 → H2O

2g 16g 18g


18

SIMBOLOS QUIMICOS: Los símbolos químicos son los distintos signos

abreviados que se utilizan para identificar los elementos y compuestos químicos en lugar de sus nombres completos. Algunos elementos frecuentes y sus símbolos son: carbono, C; oxígeno, O; nitrógeno, N; hidrógeno, H; cloro, Cl; azufre, S; magnesio, Mg; aluminio, Al; cobre, Cu; argón, Ar; oro, Au; hierro, Fe; plata, Ag.

La mayoría de los símbolos químicos se derivan de las letras del nombre del elemento, principalmente en latín, pero a veces en inglés, alemán, francés o ruso. La primera letra del símbolo se escribe con mayúscula, y la segunda (si la hay) con minúscula.


19

Los símbolos de algunos elementos conocidos desde la antigüedad, proceden normalmente de sus nombres en latín. Por ejemplo, Cu de cuprum (cobre), Ag de argentum (plata), Au de aurum (oro) y Fe de ferrum (hierro). Este conjunto de símbolos que denomina a los elementos químicos es universal. Los símbolos de los elementos pueden ser utilizados como abreviaciones para nombrar al elemento, pero también se utilizan en fórmulas y ecuaciones para indicar una cantidad relativa fija del mismo. El símbolo suele representar un átomo del elemento. Sin embargo, los átomos tienen unas masas fijas, denominadas masas atómicas relativas, así que los símbolos representan, a menudo, una masa molar del elemento o mol.

http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/imagenes/publicas/tam4/u3/u3cfdzg5oifgop2v.jpg&imgrefurl=http://uimpi.net/entry/texto/40449/curiosidades-varias.html&usg=__Lf16dk-DNntL5wkpV-zLLPlW6Ek=&h=350&w=232&sz=18&hl=es&start=73&um=1&itbs=1&tbnid=E5-hyfLBSmIL9M:&tbnh=120&tbnw=80&prev=/images%3Fq%3DIMAGEN%2BDE%2BSIMBOLOS%2BQUIMICAS%26start%3D72%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN%26rlz%3D1W1ADFA_es%26ndsp%3D18%26tbs%3Disch:1


20

FORMULAS QUIMICAS: Muestran rápidamente que elementos están presentes y en que relación de átomos. Se puede concluir que: ☻ Los símbolos expresan los átomos de los elementos y las fórmulas representan la composición molecular de las substancias, las cuales se establecen mediante la yuxtaposición de los símbolos de los átomos constituyentes afectados cada uno de un subíndice que indica el número de átomos del correspondiente elemento integrantes de la molécula. El subíndice uno se sobreentiende y no se escribe. ☻ Si la magnitud de la molécula no se conoce o bien es dudosa la existencia de ellas como partículas físicas independientes (caso de compuestos sólidos), la fórmula del compuesto expresa la relación mínima de los átomos constituyentes de la sustancia


21

El agua tiene por fórmula H2O, que indica que su molécula está formada por 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno; la fórmula del cloroformo es CHCI3, que expresa que su molécula está constituida por 1 átomo de carbono, 1 átomo de hidrógeno y 3 átomos de cloro; La fórmula del elemento cloro (sustancia elemental) es Cl2, pues su molécula está compuesta por 2 átomos de este elemento; y SiO2 es la fórmula del dióxido de silicio o anhídrido silícico que en su composición entran 2 átomos de oxígeno por cada átomo de silicio. Los símbolos y fórmulas no sólo representan a los elementos y compuestos o más concretamente a sus átomos y moléculas, sino, también a sus respectivos moles. Así, el símbolo C representa el elemento carbono, 1átomo de carbono y 1 mol de átomos de carbono, que son 12,011 g de carbono.


22

Análogamente, la fórmula H2SO4 representa el compuesto ácido sulfúrico, 1 molécula de este cuerpo y también 1 mol de ácido sulfúrico, 98,082 g. Este aspecto cuantitativo de los símbolos y fórmulas permite conocer la relación en peso en que están unidos los elementos en un compuesto e, inversamente, a partir de esta relación encontrada por análisis, hallar la fórmula de cualquier substancia. Ejemplo: El aluminio, un metal con el símbolo Al, y el azufre, un no metal con el símbolo S, forman un compuesto en el cual la relación de átomos es de 2 átomos de Al a 3 átomos de S. Escribir su formula. Rpta: Al2S3


23

NOTA: En las ecuaciones químicas se usan símbolos químicos y formulas químicas para representar las reacciones. Ejemplo: 2Al + 3S → Al2S3 Observación: Una característica esencial de cualquier ecuación química, es la de ser una ecuación balanceada. FORMAS DE ENERGIA La energía química que tienen las sustancias a causa de su naturaleza química puede ser transformada en calor, luz, sonido, electricidad o energía cinética cuando ocurre una reacción

química.


24

► Es la propiedad que origina diversos tipos de cambios.

► Se dice que las cosas tienen energía cuando tienen la capacidad de causar cambios.

► La energía se presenta en una gran variedad de formas. Tiene nombres que estan asociados con el tipo de cambio, nombres como: luz, sonido, calor, electricidad, trabajo.

ENERGIA


25


26

ENERGÍA CINÉTICA: es energía que un objeto posee debido a su movimiento. Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.

Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.


27

Matemáticamente se define como:

Ec = --- m●v2

m = masa v = velocidad

Ejemplo: Calcular la energía Cinética de un

cuerpo que marcha a una velocidad de 12 m/s

y tiene una masa de 4 kg

1

2


28

ENERGÍA POTENCIAL: es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración.

Matemáticamente se define como:

Ep = m●g●h

m = masa

g = aceleración de la gravedad

g = 9,8 m/s2

h = altura

ENERGIA POTENCIAL


29 PROBLEMA Calcular la energía

potencial de un cuerpo cuya masa es de 400 gramos y se encuentra a una altura de 8 metros.


30

► CALOR

Es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6e/The_sun1.jpg


31

► CALOR ESPECIFICO

Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial.


32

Alcohol etílico 0,580

Oro 0,031

Granito 0,192

Aceite de oliva 0,470

Cal/g●°C


33

El calor especifico del hierro es de 0,113cal/g.°C en el intervalo de temperatura correspondiente a este problema. Si una pieza de 25,4g de hierro a 20°C recibe 115cal de calor ¿Cuál será su cambio de temperatura?


34

CAPACIDAD CALORÍFICA

Se encarga de proporciona un “COLCHON TERMICO”

► El alto calor especifico del agua, es el principal factor de la capacidad del cuerpo humano para resistir largos periodos a la temperatura exterior.

► Si la temperatura del cuerpo humano cambiara unos cuantos grados de lo normal (37°C) podría ocasionar la muerte.

► Debido a que el cuerpo de un adulto esta constituido por casi 60% de agua, tiene un autentico “Colchón” térmico llamado capacidad calorífica.


35

► Todos los objetos tienen esta propiedad térmica de capacidad calorífica.

► Es proporcional a la masa total del objeto; por tanto es una propiedad extensiva.

► Se le define como: la cantidad de calor que puede absorber o liberar a través de un cambio de temperatura en grado Celsius.

Se define como:

Q

C = ------

∆t

CAPACIDAD CALORIFICA (C)


36

► La capacidad calorífica estimada de un varón adulto de 70kg es de 50kcal/°C

► Si esta persona genera una gran cantidad de calor sin poder deshacerse de una parte de este, su temperatura solo aumentara 1°C.

► En contraste, la temperatura de la misma masa pero de hierro aumentara casi 10°C, un cambio que , si ocurriera en un humano, causaría su muerte.

► La capacidad calorífica relativamente alta del cuerpo humano ayuda al sistema a protegerse contra fluctuaciones de temperaturas dañinas


37

CALOR DE VAPORIZACIÓN: Es el calor necesario para que 1g de una sustancia pase de su estado liquido a su estado gaseoso.

► Para el agua a su temperatura de ebullición, el calor de vaporización es de 539,6 cal/g ( 2,258 kJ/g)

► A la temperatura del cuerpo (37°C), el calor de vaporización del agua es de casi 580 cal/g (2,427 kJ/g).

► Esto hecho significa que el cuerpo puede deshacerse de una gran cantidad de calor perdiendo agua al evaporarse por la piel.


38

PROBLEMA:

¿Qué cantidad de calor en kilojulios (kJ) de necesita para convertir 10 g de agua liquida en vapor a 100°C?

Qv H2O = 2,258 kJ/g

Q = m.Qv H2O

¿Cuánto calor en kilojulios es necesario para evaporar 1 kg de agua del cuerpo a 37°C?. El calor de vaporización del agua a esta temperatura (2,427 kJ/g)


39

Sustancia Calor de vaporización (a la temperatura de ebullición) en

(cal/g)

Benceno 94,1

Cloroformo 59,0

Alcohol etílico 204,0

Cloruro de etilo 93,0

Éter dietilico 84,0

gasolina 76,0 – 80,0a

agua 539,6

(a) Este es el intervalo de valores para los compuestos individuales presentes en la gasolina


40

CALOR DE FUSION: Es el calor necesario para cambiar 1g de una sustancia al estado liquido con la misma temperatura, temperatura de fusión.

El calor de fusión del agua es 80 cal/g

¿Cuánto calor se necesita para derretir un cubo de hielo con una masa de 30 g si la temperatura del hielo es de 0°C.

Q = m.QfH2O


41

OBSERVACION: ► Las reacciones químicas que desprenden calor son exotérmicas.

► En un sentido muy amplio, las reacciones químicas son espontaneas o no lo son.

► Los fenómenos espontáneos son aquellos que una vez iniciados continúan sin mas intervención humana. La combustión es un ejemplo común. La flama de una cerilla pequeña puede iniciar un gigantesco incendio forestal.

► Una reacción, como la combustión, que continuamente libera calor se llama reacción exotérmica. La mayoría de las reacciones exotérmicas son espontaneas.

► Un gran numero de reacciones químicas se lleva a cabo si se suministra continuamente calor

► Las reacciones que requieren un suministro continuo de calor se llaman reacciones endotérmicas.

■ exo = fuera ■ endo = dentro ■ térmico = calor


42

METABOLISMO: es el conjunto de procesos físico químicos y reacciones al que está sujeto una célula, estos son los que les permitirán a las mismas sus principales actividades como ser la reproducción, el crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras y la respuesta a los estímulos que reciben.

TEMPERATURA CORPORAL: Funciones implicadas en la regulación de la temperatura central del cuerpo.

La temperatura normal del cuerpo varía entre personas, según la edad, la actividad y el momento del día. La temperatura corporal normal promedio es de 37º C (98,6° F).

Una temperatura por encima de 38° C (100.4°F) generalmente significa que usted tiene una infección o una enfermedad.

La temperatura corporal normalmente cambia a lo largo del día.

METABOLISMO Y TEMPERATURA CORPORAL


43

► El calor generado por el metabolismo se pierde por radiación, conducción, convección y por la evaporación del agua.

► El metabolismo basal apoya actividades basales

► Actividades basales del cuerpo: Es el mínimo de actividades que ocurren en el interior del cuerpo para mantener el tono muscular, controlar la temperatura corporal, hacer circular la sangre, mantener la respiración, elaborar o desintegrar compuestos y, además restituir tejidos y glándulas durante los periodos de descanso.

► Metabolismo basal del cuerpo: Es la suma de todas las reacciones químicas que suministran energía para las actividades basales

METABOLISMO Y TEMPERATURA CORPORAL

ÍNDICE DEL METABOLISMO BASAL


44

► Es la rapidez a la cual se usa la energía química para las actividades basales.

► Se expresa en kcal/min o en las unidades de kcal/kg/h ( kilocalorías entre kilogramo de peso del cuerpo entre hora).

► Se mide cuando una persona esta acostada, no ha hecho ejercicio vigoroso durante varias horas, no ha tomado alimentos durante 14 horas y, además, que este despierta y en reposo absoluto.

► Ejemplo: Un varón adulto de 70kg tiene un índice del metabolismo basal de 1,0 a 1,2 kcal/min y para una mujer de 58kg es de 0,9 a 1,1 cal/min.

► Bajo otras actividades, el índice de metabolismo es alto.


45

► Entre mas alto sea el índice del metabolismo, mayor cantidad de calor debe liberar el cuerpo para conservar su temperatura.

► Debido al relativamente alto calor de vaporización del agua a la temperatura corporal, la evaporación del agua es un vehículo importante para esta liberación.

► La evaporación se presenta en dos formas:

■ Transpiración sensible: Cuando las glándulas sudoríparas trabajan y surgen las gotas de transpiración.

■ Transpiración insensible: No intervienen las glándulas sudoríparas. No se nota cuando sucede la evaporacion.

ÍNDICE DEL METABOLISMO BASAL


46

► Ambas formas de evaporación ayudan a enfriar el cuerpo, sin embargo en climas cálidos y durante ejercicios vigorosos, se acelera la transpiración sensible. Por supuesto, cada forma no puede sostenerse sin ingestión de mucho liquido.

sesion n° 02 materia y energia

Documents