tema 1 introducción- materia y medición-i-2014

7/23/2019 Tema 1 Introduccin- Materia y Medicin-I-2014

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Chemistry 140 Fall 2002

Qumica Aplicada I QU-0080

I-2014


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Introduccin: materia y medicin


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1-Estudio de la qumica2-Materia, masa y energa

3-Propiedades de la materia

4-Clasificacin de las propiedades

5-Cambios fsicos y qumicos

6-Cambios de estado

7-Clasificacin de la materia8-Separacin de mezclas

9-Unidades de medicin10-Incertidumbres de las mediciones

11-Anlisis dimencional


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La qumica es la ciencia que estudia la composicin, laspropiedades y el comportamiento de la materia


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Materia:es todo lo que tiene masa y ocupa espacio

Masa:es una medida de la cantidad de materia en un cuerpo

Energa:capacidad de los cuerpos de realizar un trabajo o de

transferir calor.


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Propiedad: es cualquier caracterstica que nos permitareconocer un tipo particular de materia y

distinguirla de otros tipos.

Las propiedades de una persona incluyen su:

estatura

peso

sexo

color de piel y de cabello

otros


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Propiedadesde la materia:

Fsicas:

Qumicas:

no hay cambio en la identidad y composicin

son aquellas en que la materia cambia

de composicin.

Cules de las siguientes propiedades son qumicas y cules fsicas?

1-Encender un fsforo (cerillo) genera una llama

2-Un tipo de acero es muy duro y contiene 95% de Fe, 4% de C y 1%

de otros elementos

3-La densidad del oro es de 19,3 g/mL

4-El hierro se disuelve en cido clorhdrico con desprendimiento de

hidrgeno gaseoso

5-La lana de acero arde en aire

6-La refrigeracin reduce la rapidez de maduracin de la fruta


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Propiedades

de la materia:

Extensivas:

Intensivas:

dependen de la cantidad de materia

son independientes de la cantidad de

materia

Las propiedades de la materia pueden clasificarse de otras maneras si

dependen o no de la cantidad de sustancia.

Cules de las siguientes propiedades son extensivas y cules intensivas?

1-La masa de un objeto2-El color de una sustancia

3-El volumen de una muestra

4-El punto de fusin de un metal

Todas las propiedades qumicas son extensivas


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Cambiosde la materia:

Fsicos:

Qumicos:

hay cambio en la identidad (apariencia fsica),

pero no es su composicin

hay una transformacin en la composicin

de la materia

Describa los cambios siguientes como qumicos, fsicos o ambos:

1-Una servilleta mojada que se seca al estar expuesta al sol

2-Agregar jugo de limn al t causa un cambio de color

3-El aire caliente se eleva por encima de un radiador

4-El caf se prepara haciendo pasar agua caliente por el caf molido

5-Un anticido reduce la acidez de un estmago con exceso de acidez

6-Fusin del hielo


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Materia

slido

Estado fsico

Composicin

lquido

gas

elementos

compuestos

mezclas


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Propiedad Slido Lquido Gaseoso

Rigidez Rgido Fluye

y

toma

la

forma

delrecipiente.Llena

por

completo

cualquier

recipiente.

Expansinpor

calentamiento

Ligera Ligera Seexpandeinfinitamente

Compresibilidad Ligera Ligera Se

comprime

con

facilidad


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1-Los cambios de estado de la materia son cambios fsicos o qumicos?

2-Cules cambios de estado son endotrmicos y cules exotrmicos?


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Materia

Mezclas

Composicin variable

Los componentes conservan sus

propiedades caractersticas

Pueden separarse en sustancias puras por

mtodos fsicos

Las mezclas de composicin diferente

pueden tener propiedades muy distintas

Sustancias purasComposicion fija

No pueden separarse en sustancias ms

simples por mtodos fsicos

Su identidad y propiedades slo pueden

modificarse por mtodos qumicos

Sus propiedades no varan

Mezclas heterogneas

No tienen la misma composicin en

todas sus partes

Sus componentes se pueden distinguir

cambios

fsicos

Mezclas homogneasTienen la misma composicin en todas

sus partes

Sus componentes son indistinguibles

CompuestosSe pueden descomponer en

sustancias ms sencillas mediante

cambios qumicos, siempre enproporcin definida.

ElementosNo pueden descomponerse en

sustancias ms sencillas por medio de

cambios qumicos

cambios

qumicos


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Elemento:sustancia pura constituida por una solo clase de tomos

En la actualidad se conocen 117 elementos y varan ampliamente en

abundancia.


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Elemento Smbolo Elemento Smbolo Elemento Smbolo

Carbono C Calcio Ca Potasio K

Flor F Cloro Cl Plata Ag

Hidrgeno H Helio He Sodio Na

Yodo I Litio Li Estao Sn

Nitrgeno N Magnesio Mg Plomo Pb

Oxgeno O Silicio Si Mercurio Hg

Fsforo P Cobre Cu Aluminio Al

Azufre S Hierro Fe Bromo Br


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Compuesto:sustancia pura constituida por dos o ms elementos, unidos

qumicamente en proporciones definidas.Ejemplo: Agua, H2O

Cloruro de sodio, NaCl

Amonaco, NH3

El agua es el compuesto qumico

ms abundante en la naturaleza.

Los elementos de un compuesto no se

pueden dividir o separar por procesos fsicos

(decantacin, filtracin, destilacin, etc).


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Mezcla:combinacin de dos o ms sustancias en la que cada sustancia

mantiene su propia identidad qumica.

Mezclas

Homogneas

Heterogneas

sal+agua

madera

aleacin

aire

ensalada

pizza

A las mezclas homogneas tambin se les conoce como

disoluciones.Estn formada por un soluto y un disolvente.


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Las tcnicas para separar mezclas no pueden alterar la naturaleza de las

sustancias que se desea separar.

Algunas de las tcnicas para separar una mezcla son:

Filtracin

Decantacin

Destilacin

Cromatografa


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Consiste en pasar una mezcla a travs de un medio poroso o filtro (papel

de filtro) que se acopla a un embudo, donde se retiene la mayor parte de

los componentes slidos de la mezcla.


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La mezcla de inters se deja reposar para que el slido sedimente, por

densidad, en el fondo del recipiente. Luego el vaso o beaker se inclina con

cuidado para verter el lquido sobrenadante a otro recipiente.

Cuando dos lquidos son inmiscibles (aceite-agua), se dejar reposar la

mezcla para que el lquido ms denso se site por debajo del lquido menos

denso, y surgen de una superficie de separacin entre dos lquidos. Se

utiliza un embudo de decantacin o separacin.


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La destilacin es la operacin de separar, mediante vaporizacin y

condensacin, los diferentes componentes lquidos, slidos disueltos en

lquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentespuntos de ebullicin de cada una de las sustancias.


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Se debe a la capacidad que tiene las sustancias de adherirse a las

superficies de varios slidos, como el papel y el almidn.


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El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el sistema

coherente de unidades adoptado y recomendado por

la Conferencia General de Pesas y Medidas.

Ley No. 5292 de 9 de agosto del 1973

Artculo 1- Se adopta para uso obligatorio en la Repblica, con exclusin

de cualquier otro sistema el Sistema Internacional de Unidades,

denominado internacionalmente bajo las siglas SI, basado en el Sistema

Mtrico Decimal, en sus unidades bsicas, derivadas y suplementarias de

medicin.


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El 23 de Septiembre de 1999 lleg la noticia de

que la sonda espacial Mars Climate, enviada

por la NASA para mantenerse en rbita

marciana y estudiar el clima del planeta, se

estrello en Marte y qued completamente

destruida. Segn fuentes de la NASA el

desastre fue debido a un error en la conversin

al Sistema Internacional de unidades de los

datos que se haban suministrado al ordenador

de abordo. El costo global se valor en unos

125 millones de dlares


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Este sistema tiene siete unidades bsicas o fundamentales de las que se

derivan todas las dems unidades.

Magnitud Nombre Smbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

Intensidad de corriente elctrica Ampere A

Temperatura termodinmica Kelvin K

Cantidad de materia Mole mol

Intensidad luminosa Candela cd


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Se utilizan para indicar fracciones decimales o mltiplos de varias unidades.

Factor Nombre Smbolo Factor Nombre Smbolo

101 deca da 10-1 deci d

102 hecto h 10-2 centi c

103 kilo k 10-3 mili m

106 mega M 10-6 micro

109 giga G 10-9 nano n

1012 tera T 10-12 pico p

1015 peta P 10-15 femto f

1018 exa E 10-18 atto a

1021 zetta Z 10-21 zepto z

1024 yotta Y 10-24 yocto y


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La unidad SI fundamental para la longitud es el metro (m).

El metro es la longitud de la trayectoria recorrida en el vaco por la luz durante

un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.

Interfermetro


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La unidad SI fundamental para la masa es el kilogramo (kg).

El kilogramo se define como la masa de un cilindro (aleacin) de platino-iridio,

con un 10 % de iridio, que se conserva en una bveda en Svres de la Oficina

Internacional de Pesas y Medidas, en Francia.

Patrn de masa


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La unidad SI fundamental para el tiempo es el segundo (s).

El segundo es la duracin de 9 192 631 770 periodos de la radiacin

correspondiente a la transicin cuntica entre los dos niveles hiperfinos del

estado fundamental del tomo de cesio 133.

Reloj atmico de cesio


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La unidad SI fundamental para la temperatura es el Kelvin (K).

Un kelvin es la temperatura termodinmica correspondiente a la fraccin

1/273,16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua.

Punto triple del agua

William Thomson

(Lord Kelvin )

1824-1907


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Las escalas de temperatura ms utilizadas son la Celsius y la Kelvin.

La escala Celsius se bas en la asignacin de 0 C al punto de congelacin del

agua y de 100 C a su punto de ebullicin en el nivel del mar.

Comparacin de las escalas de temperatura


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La escala Celsius y la escala Kelvin se relacionan de la siguiente forma:

K = C + 273,15

mientras que La escala Fahrenheit y la escala Celsius por la relacin:

F = 9

5

C + 32


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K = C + 273,15

La temperatura de un da clido de verano es de 87 F. Cul es la

temperatura grados Celsius y en Kelvin?

F = 9

5C + 32

Ejemplo(Ejercicio 1.26 pag.32)

F= 1,8 C + 32 C =

C =T= 87 F T= 30,6 C

Fahrenheit Celsius

Celsius Kelvin

T= 99 CK = 99 + 273,15 = 372,15 T= 372,15 K

F 32

1,8

87 32

1,8= 30,6


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Las unidades derivadas son aquellas utilizadas para expresar magnitudes

fsicas que son resultado de combinar magnitudes fsicas tomadas como

bsicas.

Unidad Expresada en

unidades

bsicas

Volumen m3

Densidad kg/m3 kgm-3

Fuerza (kg m)/s2 kgms-2

Energa (m2kg)/s2 m2kgs-2


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Es el resultado de combinar tres veces la longitud, una de las magnitudes

bsicas.

Una unidad muy comn usada de volumen es el litro (L), pero no perteneceal SI.

1 L = 1 dm3

1 dm3 = 1000 cm3

1 cm3 = 1 mL

En los laboratorios qumico-clnicos el

centmetro cbico (cm3) suele abreviarse cc,

pero eso no es correcto.


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El material volumtrico de laboratorio que se utiliza con mayor frecuencia

es el siguiente:


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Es el resultado de combinar la masa (magnitud bsica) con el volumen

(magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cbico.

Matemticamente se expresa de la siguiente manera:

d =m

Vdonde m = masa de la muestra

V = volumen de la muestra

Para los lquidos y slidos comnmente se expresa en g/cm3 o g/mL, y para

los gases en g/L.

La densidad de las sustancias dependen de la temperatura, por lo que sta

debe de especificarse.


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En la siguiente tabla aparecen las densidades de algunas sustancias

comunes. Sustancia Densidad(g/cm3 a25C)

aire 0,001

madera balsa 0,16

corcho 0,21

etanol 0,789

agua 1,00

azcar de mesa 1,59

sal de mesa 2,16

arena 2,32

hierro 7,9

mercurio 13,59

oro 19,32


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Una varilla cilndrica formada de silicio mide 16,8 cm de largo y tiene una

masa de 2,17 kg. La densidad del silicio es 2,33 g/cm3. Cul es el

dimetro del cilindro? (El volumen de un cilindro est dado por r2h,

donde res el radio y hes la longitud).

Ejemplo(Ejercicio 1.32 pag.32)

Tarea(Ejercicio 1.30 pag.32)


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Dos tipos de nmeros:

exactos

inexactos

Una docena de cuadernos

1 kg = 1000 g

son aquellos que tienen cierta

incertidumbre

Los valores obtenidos de una

medicin, tienen una incertidumbre

que se debe a limitaciones

inherentes del equipo de medicin

( 12, 34 0,01 ) g

valor incertidumbre

Incertidumbre:parmetro, asociado al resultado

de una medicin , que caracteriza la dispersin

de los valores que pudieran ser razonablemente

atribuidos al mensurando. (OIML V2:1993)


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Exactitud:proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de un

mensurando.

Precisin:es la medida de qu tanto coinciden las mediciones individuales

entre s.

buena exactitud

buena precisin

mala exactitud

mala precisin

mala exactitud

buena precisin


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Las cantidades medidas generalmente se informan de tal forma que slo el

ltimo dgito es incierto.

Cifras signi ficativas:son todos los dgitos de una cantidad medida,

incluido el dgito incierto.

masasal = 8,3149g

dgito incierto


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1-Los dgitos diferentes de cero son significativos

8,3149 g tiene 5 cifras significativas

325 mL tiene 3 cifras significativas

2-Los ceros a veces son significativos y a veces no.

a)-Los ceros alcomienzode un nmero (que slo se usan para fijar el

punto decimal)nuncason significativos.

0,0254 m tiene 3 cifras significativas


2,5410-2 m

7,810-4 g


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b)-Los ceros entre dgitos diferentes de cero siempreson significativos.

2011 g tiene 4 cifras significativas

10001 m tiene 5 cifras significativas

2,5010-1 g

3,200102 m

c)-Los ceros al finalde un nmero que tiene punto decimal siempreson

significativos.


320,0 m tiene 4 cifras significativas

d)-Los ceros al finalde un nmero queNOtiene punto decimal puedenser significativos.

18 700 km puede tener

3 cifras significativas 1,87 104 km




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2,3

1)-Cuando el nmero que se va eliminar es menorque 5, el nmero que le

precede a la izquierda no cambia.

2,34 redondeado a dos cifras significativas

2)-Cuando el nmero que se va eliminar es mayorque 5, el nmero que le

precede a la izquierda aumenta una unidad

2,36 redondeado a dos cifras significativas 2,4

3)-Cuando el nmero que se va eliminar es 5, el nmero precedente se da

como el nmero par ms cercano .



2,4

2,4


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Regla para la suma y resta: Al sumar o restar dos nmeros decimales, el

nmero de cifras decimales del resultado es igual al de la cantidad

con el menor nmero de ellas.

12,458

+ 9,2

21,658 = 21,7

tres decimales

un decimal

Regla para la multiplicacin y div isin:Al multiplicar o dividir dos nmeros,

el nmero de cifras significativas del resultado es igual al del factor con

menos cifras significcativas

15,317

x 2,42

37,06714 = 37,1

cinco cifras significativas

tres cifras significativas


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El anlisis dimencional sirve de ayuda para garantizar que las soluciones a

los problemas tengan las unidades adecuadas.

Se deben de utilizar correctamente los factores de conversin.

Un factor de conversin es una fraccin cuyo numerador y denominador

representan a la misma cantidad expresada en unidades diferentes.

30,48 cm

1 pie

Ejemplo: 1 pie y 30,48 cm representan la misma longitud. Por lo que se

pueden escribir dos factores de conversin:

1 pie

30,48 cmy

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