unidad 01-la materia, unidades y medidas

QUIMICA: QUIMICA: EL ESTUDIO DE LOS EL ESTUDIO DE LOS

CAMBIOSCAMBIOS

LA MATERIALA MATERIA

LA QUÍMICA ES EL ESTUDIO DE LA MATERIA Y LA QUÍMICA ES EL ESTUDIO DE LA MATERIA Y DE LDE LOSOS CAMBIOS QUE EXPERIMENTACAMBIOS QUE EXPERIMENTA

Ejemplos:agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno

La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa

Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida y propiedades características

2

Materia: cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masa

Masa: medida de la cantidad de materia

La unidad SI de la masa es el kilogramo (kg)

1 kg = 1000 g

Peso: fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto

peso = gravedad x masa

3

Una MEZCLA es una combinación de dos o más sustancias en la cual cada sustancia conservansus propiedades características.

1. Mezcla homogénea: la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Sus componentes no se pueden distinguir.

2. Mezcla heterogénea: la composición no es uniforme en todas partes. Sus componentes si se pueden distinguir.

Agua azucarada, leche

virutas de hierro en arena

4

Los medios físicos puede usarse para separar una mezcla en sus componentes puros.

5

Destilación

Separar agua y azucar

imán

Separar hierro y arena

Un ELEMENTOELEMENTO es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos.

• Se han identificado 115 elementos

Ejemplo: oro, aluminio, plomo, oxígeno, carbono

6

Un COMPUESTO es una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas.

Los compuestos sólo pueden separarse en sus componentes puros (elementos) por medios químicos.

Agua (H2O) Glucosa (C6H12O6)

7

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Materia

MezclasSustancias

puras

Separación por

métodos físicos

Separación por

métodos químicos

Mezclashomogéneas

Mezclasheterogéneas Compuestos Elementos

8

LOS TRES ESTADOS DE LA MATERIA

Sólido Líquido Gas9

PROPIEDADES INTENSIVASPROPIEDADES INTENSIVAS

NO DEPENDEN DE LA CANTIDAD DE MATERIA SOBRE LA CUAL SE MIDE LA PROPIEDAD.(EJ: TEMPERATURA, COLOR, DENSIDAD, PUNTO DE FUSION)

SON MUY UTILES EN QUIMICA PARA IDENTIFICAR SUSTANCIAS

PROPIEDADES EXTENSIVASPROPIEDADES EXTENSIVAS

SI DEPENDEN DE LA CANTIDAD DE MATERIA(EJ: MASA, VOLUMEN)

10

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

Una propiedad física no altera la composición o identidad de la sustancia

Una propiedad quimica altera la composición o identidad de la sustancia(s) involucrada(s)

derretimiento de hielo Disolución de azúcar

en agua

11

H2

El hidrógeno arde en presencia de oxígeno para formar agua

H2

O2

H2O

H2O

UNIDADES Y MEDIDASUNIDADES Y MEDIDAS

UNA CANTIDAD MEDIDA SE EXPRESA COMO UN NUMERO SEGUIDO DE UNA

UNIDAD

NÚMERONÚMERO UNIDADUNIDAD

MUCHAS PROPIEDADES DE LA MATERIA SON CUANTITATIVAS; ES DECIR, ESTAN

ASOCIADAS CON NUMEROS

Cantidad fundamental Nombre de la unidad

Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eléctrica amperio A

Temperatura kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

UNIDADES BÁSICAS DEL UNIDADES BÁSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONALSISTEMA INTERNACIONAL

Cantidad fundamental

Nombre de

la unidad

Símbolo

Longitud pulgada in

Longitud pie ft

Masa libra lb

Tiempo segundo s

UNIDADES DEL SISTEMA UNIDADES DEL SISTEMA INGLÉS (ANGLOSAJÓNINGLÉS (ANGLOSAJÓN)

PREFIJOS UTILIZADOS CON UNIDADES PREFIJOS UTILIZADOS CON UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONALDEL SISTEMA INTERNACIONAL

Prefijo Símbolo Significado

Tera- T 1012

Giga- G 109

Mega- M 106

Kilo- k 103

Deci- d 10-1

Centi- c 10-2

Milli- m 10-3

Micro- 10-6

Nano- n 10-9

Cantidad Nombre de la unidad

Símbolo

Volumen metro cúbico m3

Densidad masa/volumen Kg/m3

Velocidad metro/segundo m/s

Fuerza Newton (N) Kg.m/s2

UNIDADES DERIVADAS DEL SISTEMA UNIDADES DERIVADAS DEL SISTEMA INTERNACIONALINTERNACIONAL

Unidades derivadas son resultado de combinar Unidades derivadas son resultado de combinar unidades consideradas como básicasunidades consideradas como básicas

Volumen: es la medida de la cantidad de espacio que ocupa la materia.

La unidad de volumen derivada del SI es el metro cúbico (m3)

1 L = 1000 mL = 1000 cm3

1 mL = 1 cm3

1 m3 = 1000 L

En química se suelen trabajar En química se suelen trabajar con volumenes pequeñoscon volumenes pequeños

Densidad:

Se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen de sustancia. (comúnmente en g/mL)

D = masa / volumen

ES UNA PROPIEDAD INTENSIVAPROPIEDAD INTENSIVA

SE USA PARA CARACTERIZAR SUSTANCIAS

MANEJO DE NÚMEROSMANEJO DE NÚMEROSNOTACIÓN CIENTÍFICA

NÚMEROS DEMASIADO GRANDES O DEMASIADO PEQUEÑOS

En 1 g de hidrógeno hay:602 200 000 000 000 000 000 000 átomos

Cada átomo de hidrogeno tiene una masa de: 0.000 000 000 000 000 000 000 001 66 gramos

Lo engorroso de usar estos numeros se evitaLo engorroso de usar estos numeros se evitamediante la mediante la notacion cientificanotacion cientifica..

N x10n

Donde N es un numero entre 1 y 10

n es un entero (positivo ó negativo)

NOTACION CIENTÍFICANOTACION CIENTÍFICA

Cualquier numero sin importar si es grande o pequeño puede representarse mediante:

NOTACION CIENTÍFICANOTACION CIENTÍFICA N x10n

EL “TRUCO” ES ENCONTRAR EL VALOR DE n

n se obtiene contando el número de lugares que se requiere mover el punto

decimal de modo que N quede entre 1 y 10.1 N 10

SI EL PUNTO DECIMAL DEBE MOVERSE…SI EL PUNTO DECIMAL DEBE MOVERSE…

a la izquierda entonces n es positivo (+)

a la derecha entonces n es negativo (-)

568.762

n es positivo

568.762 = 5.68762 x 102

mover decimal a la izquierda

0.00000772

n es negativo

0.00000772 = 7.72 x 10-6

mover decimal a la derecha

NOTACION CIENTÍFICANOTACION CIENTÍFICA

NOTACIÓN CIENTÍFICANOTACIÓN CIENTÍFICA

602 200 000 000 000 000 000 000

n es positivo

6.022 x 1023

mover decimal a la izquierda

0.000 000 000 000 000 000 000 001 66

n es negativo

1.66 x 10-24

mover decimal a la derecha

OPERACIONES CON NOTACIÓN OPERACIONES CON NOTACIÓN CIENTÍFICACIENTÍFICA

7.4 x 103 + 2.1 x 103

ADICIÓN Y SUSTRACCIÓNADICIÓN Y SUSTRACCIÓN1.Escriba cada cantidad de forma que tengan el mismo exponente n.2.Combine N1 y N2 sin que cambie el exponente.

Ej.

4.31 x 104 + 3.9 x 103

= 9.5 x 109.5 x 1033

4.31 x 104 + 0.39 x 104 = 4.70 x 104.70 x 1044


3.5 x 104 x 2.0 x 102

MULTIPLICACIÓNMULTIPLICACIÓN1.Multiplique normalmente N1 por N2 2.Luego sume los exponentes.

Ejemplo:

= (3.5 x 2.0) x 104+2 = 7.0 x 107.0 x 1066


8.5 x 104 = 5.0 x 109

DIVISIÓNDIVISIÓN1.Divida normalmete N1 entre N2 2.luego reste los exponentes.

Ejemplo:

8.5 x 104-9 = 1.7 x 101.7 x 10-5-5

5.0

CIFRAS SIGNIFICATIVASCIFRAS SIGNIFICATIVAS

EXISTEN DOS CLASES DE NÚMEROSLos números obtenidos al contar números obtenidos al contar o a partir de

definiciones son números exactos.

Los números obtenidos por medicionnúmeros obtenidos por medicion, no son exactos. Toda medición involucra un estimado.

CIFRAS SIGNIFICATIVASCIFRAS SIGNIFICATIVASMEDICIÓN DE LA MASA EN TRES TIPOS

DE BALANZA

PRECISIÓN ± 0.01 g ± 0.001 g ± 0.0001 g

25 g

25.02 g 25.019 g 25.0189 gMEDICIÓN


• Las cantidades medidascantidades medidas deben ser reportadas de tal manera que el número refleje la precisiónprecisión con la cual la medición fue realizada.

• Al expresar una cantidad con el número correcto de cifras significativas, se da por entendido que el último digito es el inciertoúltimo digito es el incierto.

• A todos los dígitos reportados, incluido el incierto, se les denomina cifras significativascifras significativas

GUIA PARA DETERMINAR EL NÚMERO GUIA PARA DETERMINAR EL NÚMERO DE CIFRAS SIGNIFICATIVASDE CIFRAS SIGNIFICATIVAS

Cualquier dígito diferente de cero SIEMPRE es significativo

1.234 kg 4 cifras significativas

Los ceros entre dígitos distintos de cero SIEMPRE son significativos.

606 m 3 cifras significativas

Los ceros al principio de un numero NUNCA son significativos. Se usan para indicar el lugar del punto decimal.

0.00081 L 2 cifras significativas

CIFRASCIFRAS SIGNIFICA SIGNIFICATIVASTIVASSi un número es mayor a 1, los ceros a la derecha del punto decimal SIEMPRE son significativos.

2.0 Kg 2 cifras significativas

Si un número es menor a 1, los ceros al final del número son significativos.

0.0900 Kg 3 cifras significativas

Cuando un numero termina en ceros pero no tiene un punto decimal, los ceros pueden ser ó no significativos.

800 L 1 ó 3 cifras significativas?

Esta ambigüedad se elimina usando la notación científica.

8 x 102 L 1 cifra significativa

8.00 x 102 L 3 cifras significativas

LAS CONVENCIONES DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS NO APLICAN A “NUMEROS EXACTOS”:

SE CONSIDERA QUE LOS NUMEROS EXACTOS TIENEN UN NUMERO INFINITO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS.

Ejemplos:

• 1 pie 12 pulg (Exactamente)• 1 pulg 2.54 cm (Exactamente)• CUALQUIER NÚMERO ENTERO


¿Cuántas cifras significativas hay en cada una de las medidas siguientes?

2 cifras significativas




2 ó 3 cifras significativas

24 mL

3001 g

0.0320 m3

6.4 x 104 moléculas

560 kg

17 alumnos Infinitas cifras significativas

CIFRASCIFRAS SIGNIFICA SIGNIFICATIVASTIVAS EN ENADICIÓN Y SUSTRACCIÓNADICIÓN Y SUSTRACCIÓN

EL RESULTADO DE UNA SUMA O RESTA DEBE REPORTARSE CON EL MISMO MISMO

NÚMERO DE NÚMERO DE CIFRAS DECIMALESCIFRAS DECIMALES DE LA MEDIDA QUE TENGA EL MENORMENOR

NÚMERO DE CIFRAS DECIMALESNÚMERO DE CIFRAS DECIMALES.

La respuesta no puede tener más dígitos a la derecha del punto decimal que cualquiera de los números originales.

89.3321.1+

90.432 redondeo a 90.4Después del punto solo hay un decimal

3.70-2.91330.7867

Después del punto hay dos decimales

redondeo a 0.79

CIFRASCIFRAS SIGNIFICA SIGNIFICATIVASTIVAS EN ENADICIÓN Y SUSTRACCIÓNADICIÓN Y SUSTRACCIÓN

EL RESULTADO DE UNA MULTIPLICACIÓN O DIVISIÓN DEBE REPORTARSE CON EL

MISMO NÚMERO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS DE LA MEDIDA QUE

TENGA EL MENOR NUMERO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS

CIFRASCIFRAS SIGNIFICA SIGNIFICATIVASTIVAS EN ENMULTIPLICACIÓN Y DIVISIÓNMULTIPLICACIÓN Y DIVISIÓN

El número de cifras significativas en el resultado está determinado por el número original que tenga la menor cantidad de cifras significativas.

4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5

redondeo a 3 cifras sig.

6.8 ÷ 112.04 = 0.0606926

redondeo a 2 cifras sig.

= 0.061

CIFRASCIFRAS SIGNIFICA SIGNIFICATIVASTIVAS EN ENMULTIPLICACIÓN Y DIVISIÓNMULTIPLICACIÓN Y DIVISIÓN

3 cifras sig.

2 cifras sig.

Se considera que los números de definiciones o los números de objetos tienen una cantidad infinita de cifras significativas.

• Calcule el promedio de las siguientes medidas: 6.64, 6.68 y 6.70Exprese el resultado con el número correcto de cifras significativas

6.64 + 6.68 + 6.70

3= 6.67333 = 6.67

Como 3 es exacto se considera que tiene infinitas cifras sig.

CIFRASCIFRAS SIGNIFICA SIGNIFICATIVASTIVAS EN EN OPERACIONES OPERACIONES CON NÚMEROS EXACTOSCON NÚMEROS EXACTOS

Si un objeto tiene una masa de 5.0 g entonces cual es la masa de 9 de esos objetos.

5.0 x 9 = 45 g

REGLAS PARA REDONDEARREGLAS PARA REDONDEARSi se desea redondear un numero hasta cierto

punto, simplemente se eliminan los dígitos que siguen al ultimo que desea conservarse.

Mire el digito que le sigue al último que se va a conservar y….

• si es menor que 5, el digito precedente (el ultimo que se conserva) permanece inalterado.

• si es mayor que 5, el digito precedente se incrementa en una unidad.

• si es igual a 5, el digito precedente se incrementa en una unidad, si es impar; pero si es par se deja igual.

ANÁLISIS DIMENSIONALANÁLISIS DIMENSIONAL(MÉTODO DEL FACTOR UNITARIO)

Es una técnica sencilla pero sistemática, útil para resolver problemas numéricos

El análisis dimensional es un procedimiento que se usa para la conversión entre

unidades.

Se basa en la relación que existe entre diferentes unidades que expresan la misma

cantidad física

Ejemplos:1 lb = 453.6 g 1 dólar = 100 centavos

ANÁLISIS DIMENSIONALANÁLISIS DIMENSIONAL(MÉTODO DEL FACTOR UNITARIO)

Estas equivalencia permiten escribir los siguientes factores de conversión:

Un factor de conversión es una fracción cuyo numerador y denominador son la misma cantidad

expresada en unidades distintas.

1 lb = 453.6 g 1 dólar = 100 centavos

1 lb453.6 g

453.6 g1 lb

1 dólar100 centavos

100 centavos1 dólar

ANÁLISIS DIMENSIONALANÁLISIS DIMENSIONAL

La utilidad de los factores unitarios es que permiten efectuar conversiones entre

diferentes unidades que miden la misma cantidad:

Ejemplo: Convertir 2.46 dólares a centavos.

2.46 dólares = ? centavos

2.46 dólares x 100 centavos 1 dólar

= 246 centavos

Ejemplo: 2 libras de azúcar cuestan 1.11 dólares. Cuantos dólares cuestan 2500 g de azúcar ?

2500 g azúcar = ? dólares

Con frecuencia uno debe usar mas de un factor en la solución de un problema.

2500 g x 1 lb 453.6 g

1.11 dólares 2 lb

x = 3.06 dólares

2 lb = 1.11 dólares 1 lb = 453.6 g

ANÁLISIS DIMENSIONALANÁLISIS DIMENSIONAL

La velocidad del sonido en el aire es aproximadamente 343 m/s. ¿Cuál es esta velocidad en millas por hora?

1 mi = 1609 m 1 min = 60 s1 hora = 60 min

343ms

x1 mi

1609 m

60 s

1 minx

60 min

1 hx

Hay que convertir los metros a millas y los segundos a horas:

343 m = ? mi s h

= 767 mih

cm 2.54

pulg 1x

m 1

cm 100 x m 0.0616

222

Una hoja de block tiene un área 0.0616 m2. ¿Cuál es el área de esta hoja en pulg2 ?.

1 m = 100 cm 1 pulg = 2.54 cm

0.0616 m2 = ? pulg2

2pulg 95.5 cm 6.452

pulg 1x

m 1

cm 10000 x m 0.0616

2

2

2

22

g 1.49 mg 1

g1x10 x mg1.49x10 (g) litio de Masa

-33

Si un pequeño bloque de litio pesa 1.49 x103 mg y sus lados miden 20.9 mm por 11.1 mm x 11.9 mm. Cual es la densidad del litio en g/cm3 ?.

Cálculo de la densidad a partir de la masa Cálculo de la densidad a partir de la masa y longitud, con análisis dimensionaly longitud, con análisis dimensional

volumen

masa Densidad

33 cm 2.76 cm 1.19 x cm 1.11 x cm 2.09 )(cm litio deVolumen

33

g/cm 0.540 cm 2.76

g 1.49 litio del Densidad

EN ANALISIS DIMENSIONAL, LAS UNIDADES DEBEN ESTAR PRESENTES A LO LARGO DE

TODO EL CALCULO.

EL ANÁLISIS DIMENSIONAL ES UNA PODEROSAAYUDA PARA CHEQUEAR POSIBLES ERRORES

EN EL PROCEDIMIENTO DE UN PROBLEMA.

LAS UNIDADES TAMBIEN SE MULTIPLICAN O DIVIDEN (CANCELAN)

ENTRE SI.

ANALISIS DIMENSIONALANALISIS DIMENSIONALRESUMENRESUMEN

UNO DEBE HACERSE TRES PREGUNTAS:

1- QUE DATOS SE DAN EN EL PROBLEMA ?

2- QUE CANTIDAD Y UNIDAD QUEREMOS OBTENER EN EL PROBLEMA?

3- DE QUE FACTORES DE CONVERSION (EQUIVA- LENCIA) TENEMOS QUE DISPONER PARA “IR” DE LA UNIDAD DADA A LA UNIDAD DESEADA?

ANALISIS DIMENSIONALANALISIS DIMENSIONALRESUMENRESUMEN

USO DE LA CALCULADORAUSO DE LA CALCULADORA

LAS CALCULADORAS GENERALMENTE MUESTRANMAS CIFRAS DE LAS QUE SON SIGNIFICATIVAS

OJO: EN OPERACIONES DE DOS O MAS PASOS,

PARA MINIMIZAR ERRORES ORIGINADOS EN EL

“REDONDEO”, RETENGA TODOS LOS DIGITOS

DESPUES DE CADA PASO Y REDONDEE SOLO LA

RESPUESTA FINAL

Ejemplo:

TENEMOS UNA HOJA DE PAPEL DE ALUMINIO CON UN GROSOR DE 8.0 X 10-5 cm. CUAL ES EL GROSOR EN µm ?

1- SE DA UNA DISTANCIA DE 8.0 X 10-5 cm2- QUEREMOS µm3- FACTORES DE CONVERSION A CONSIDERAR:

cm m 102 cm = 1 m ó 1cm = 10-2m m µm 106 µm = 1 m ó 1µm = 10-6m

ANALISIS DIMENSIONALANALISIS DIMENSIONAL

Ejemplos:

LA DISTANCIA ENTRE ATOMOS DE CARBONO EN UN DIAMANTE ES DE 154 pmCONVIERTA ESTA DISTANCIA EN mm

¿CUAL ES LA MASA EN GRAMOS DE 1.50 GALDE AGUA? LA DENSIDAD DEL AGUA ES DE 1.00 g/cm3

Información Util : 1 gal = 4 qt 1.0567 qt = 1 L

Ejemplos:

UNA PERSONA PROMEDIO TIENE UNOS 200 mg DE COLESTEROL POR CADA 100 mL DE SANGRE. SI EL VOLUMEN TOTAL DE SANGRE DE ESTE INDIVIDUO ES 35.0 L ¿CUÁNTOS GRAMOS DE COLESTEROL CONTIENE ESTE INDIVIDUO?

LA DOSIS RECOMENDADA DE ELIXOFILINA® , UNA DROGA UTILIZADA PARA TRATAR EL ASMA, ES DE 6 mg POR kg DE “PESO” (DEL PACIENTE). CALCULAR LA DOSIS EN MILIGRAMOS PARA UNA PERSONA DE 150 lb.

1 lb = 453.59 g



Ejemplo:

EL RADIO DE UN ATOMO DE ALUMINIO ES DE 1.43 Å.

CUANTOS ATOMOS DE ALUMINIO SE NECESITARIAN

PARA HACER UN COLLAR DE UNA PULGADA DE

LARGO?

ASUMIR QUE LOS ÁTOMOS SON ESFERICOS

1Å = 1.0 X 10-10 m


Ejemplo:

EL PAPEL DE ALUMINIO SE VENDE EN LOS SUPERMERCADOS EN LARGOS ROLLOS DE 66 YARDAS POR 12 PULGADAS, CON UN ESPESOR DE 0.00065 PULGADAS. SI LA DENSIDAD DEL ALUMINIO ES 2.70 g/cm3, CALCULAR LA MASA DE UN ROLLO.

(Resp: 8.2 x 102 g)

Ejemplo:

En un punto dado de su orbita, la superficie de la tierra

esta a 92.98 millones de millas de la superficie del sol.

¿cuánto le lleva a la luz de la superficie del sol

alcanzar la superficie de la tierra?

La velocidad de la luz es 3.00 x 108 m/s


El volumen de agua de mar en la Tierra es aproximadamente de 330 millones de mi3. Si el agua de mar tiene un 3.5% en masa de cloruro de sodio (NaCl) y una densidad de 1.03 g/mL, cual es la masa aproximada de NaCl, (expresada en toneladas), disuelta en el agua de mar del planeta Tierra? 1 cm = 10-2 m 1 km = 103 m 1 mi = 1.6093 km1 mL = 1 cm3 1 ton = 2 000 lb 1 lb = 453.6 g

ANALISIS DIMENSIONALANALISIS DIMENSIONALEjemploEjemplo

ANALISIS DIMENSIONAL

El metal magnesio, Mg, puede extraerse del agua de mar mediante un proceso conocido como Dow. Este metal se encuentra en el mar en una proporción de 1.4 g de Mg por kg de agua de mar. La producción anual de Mg en los EU es alrededor de 105 toneladas; si todo este Mg fuera extraído del mar, que volumen de agua de mar, en metros cúbicos, tendría que procesarse? Suponga una densidad de 1.025 g/mL para el agua de mar. 1 cm = 10-2 m 1 mL = 1 cm3 1 kg = 103 g1 ton = 2000 lb 1 lb = 453.6 g

Ejemplo:Un gas a 25ºC llena un recipiente cuyo volumen es de 1.05 x 103 cm3. El gas tiene una masa de 0.03760 g. Cual es la densidad del gas a 25ºC ?

Cuantas cifras significativas debe tener el volumen del recipiente con el fin de que la densidad calculada tenga 4 cifras significativas ?

533.58 10Resp: D g

cm

unidad 01-la materia, unidades y medidas

Documents