Química: el estudio de los cambios

Capítulo 1

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La química es una ciencia interdisciplinaria, ya que en ella intervienen o pueden intervenir todas las demás ciencias

MEDICINA ENERGÍA

AMBIENTE

La química es el estudio de la materia y de los cambios que experimenta.

Triclorosilano es un compuesto usado para la producción de silicona pura, a partir de la cual se elaboran chips

Debido a un campo eléctrico intenso, los átomos de Xe y Ne un "se ionizan", conviertiéndose en un plasma. Los electrones libres acelerados colisionan con electrones de capas internas de átomos del gas, exitándolos. Luego, estos átomos se desexcitan emitiendo luz ultravioleta (UV). La radiación electromagnética provoca la excitación de los átomos de la cobertura fosfórica. Finalmente, la desexcitación de estos átomos, produce la emisión de radiación visible, color rojo, o verde o azul. Cuando esta emisión es rápida, la luminiscencia recibe el nombre particular de fluorescencia (como en los tubos fluorescentes); contrariamente, si la emisión tarda más en producirse, el fenómeno se conoce como fosforescencia, que es el caso de las pantallas de plasma. 

MATERIALES

AGRICULTURA

Olla de presión

Método Científico

Representación

Interpretación

Observación

Definir el problema

Realizar experimentos

Obtener datos

Cuantitativos

Cualitativos Color, tamaña, forma

Volumen, masa, densidad

Formula una hipótesisVerificar la hipótesis

Registrados

Ley. Es un enunciado conciso, verbal o matemático de una relación entre fenómenos

Teoría. Es un principio unificador que explica un conjunto de hechos

agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno.

1.4

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.

Color - sabor - aspecto - textura

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características.

1. Mezcla homogénea: la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución.

2. Mezcla heterogénea: la composición no es uniforme en todas partes.

bebida no alcohólica, leche, soldadura

cemento, virutas de hierro en arena

1.4

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

imán

1.4

destilación

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

• Se han identificado 117 elementos

• 94 elementos se encuentran en forma natural en la Tierra

oro, aluminio, plomo, oxígeno, carbono,

• 23 elementos se han obtenido por medios científicos

tecnecio, americio, seaborgio

1.4

• La primera letra siempre es mayúscula• La segunda letra es minúscula si se trata de un

elemento

Ejemplos

Na SodioCr Cromo Mg Magnesio

Co Cobalto Cu Cobre Fe Hierro

Símbolos químicos se utilizan para representar a los elementos y compuestos, en lugar de sus nombres completos. Algunos simbolos se derivan del nombre en latin de los elementos

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)

Amoniaco (NH3)

1.4

1.4

Clasificación de la materia

Materia

Mezcla Sustancia pura

Mezcla homogénea Mezcla heterogénea Compuesto Elementos

Separación por métodos físicos

Separación por métodos químicos

Estados de la materia

1.5

Líquido Gas

Muy juntas Separadas Muy separadas

Moléculas

Poco Ligero

Pueden moverse unas de otras

Mucho Movimiento

Muy difícil Difícil Fácil Comprimir

Sólido

Cambios de Estados

Temperatura de fusión: Temperatura necesaria para pasar de estado

sólido a líquido

Temperatura de ebullición: Temperatura necesaria para pasar de estado

líquido a gaseoso

Propiedades intensivas y extensivas

Propiedades intensivas

Propiedades extensivas

No depende de la cantidad de

materia que se considere

Depende de la cantidad de

materia que se considere

Ej. Densidad = masa/volumen

Temperatura

Viscosidad, dureza, solubilidad

Ej. Volumen, longitud, masa,

¿Física o química?

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).

fusión de hielo azúcar disuelta

en agua

El hidrógeno se quema en presencia del aire para formar agua.

1.6

Cambios Químicos o cambios físicos

Cambios físicos. Tienen lugar sin que se altere la estructura y composición de la materia

Cambios químicos. En un cambio químico o reacción química se altera la estructura y composición de la materia Azúcar+clorato

de potasio

Proceso endotérmico y exotérmico

La mayoría de las reacciones químicas absorben o liberan energía

Energía térmica Calor Temperatura

Es la energía asociada con el

movimiento aleatorio de los

átomos y las moléculas

Transferencia de energía entre dos cuerpos que están

a diferente temperatura

Escala con la cual se puede medir la energía térmica de

un cuerpo

Proceso endotérmico y exotérmico

Tabla 1.2 Unidades SI básicas

Cantidad fundamental Nombre de la unidad

Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eléctrica ampere A

Temperatura kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

1.7

Materia: cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masa.

Masa: medida de la cantidad de materia.

La unidad SI de masa es el kilogramo (kg)

1 kg = 1000 g = 1 x 103 g

Peso: fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto.

peso = c x masa

sobre la Tierra

sobre la Luna

1.7

1 kg sobre la Tierra

0.1 kg sobre la Luna

Volumen: la unidad de volumen derivada del SI es el metro cúbico (m3).

1 cm3 = (1 x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3

1 dm3 = (1 x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3

1 L = 1000 mL = 1000 cm2 = 1 dm3

1 mL = 1 cm3

1.7Matraz volumétrico

1 Litro

1 m3 = 1000 L

Tabla1.3 Prefijos utilizados con unidades SI

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

Pico- p 10-12

1.7

Densidad: la unidad derivada del SI para la densidades el kg/m3

1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3

densidad = masa

volumen d = mV

1.7

Un pedazo de metal de platino con una densidad de 21.5 g/cm3 tiene un volumen de 4.49 cm3. ¿Cuál es su masa?

d = mV

m = d x V = 21.5 g/cm3 x 4.49 cm3 = 96.5 g

Calor Temperatura

Transferencia de energía entre dos cuerpos que están

a diferente temperatura

Escala con la cual se puede medir la energía térmica de

un cuerpo

K = 0C + 273.15

0F = x 0C + 3295

1.7

273 K = 0 0C 373 K = 100 0C

32 0F = 0 0C 212 0F = 100 0C

Comparación de las tres escalas de temperatura

Punto de ebullicióndel agua

Temperaturacorporalnormal

Punto de congelación

del agua

TemperaturaAmbiente

Convertir 172.9 0F a grados Celsius.

0F = x 0C + 3295

0F – 32 = x 0C95

x (0F – 32) = 0C95

0C = x (0F – 32)95

0C = x (172.9 – 32) = 78.395

1.7

Cifras significativas

Existe un margen de error en las mediciones

Cifras significativas se utilizan para señalar el margen de error de una medición

Cifras significativas

1.8

•Cualquier dígito que no es cero es significativo

1.234 kg 4 cifras significativas

•Los ceros entre los dígitos no cero son significativos

606 m 3 cifras significativas

•Los ceros a la izquierda del primer dígito no cero no son significativos

0.08 L 1 cifra significativa

•Si un número es mayor que 1, entonces todos los ceros a la derecha del punto decimal son significativos

2.0 mg 2 cifras significativas

•Si un número es menor que 1, entonces sólo los ceros que están al final y en medio del número son significativos

0.00420 g 3 cifras significativas

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

24 mL 2 cifras significativas

3001 g 4 cifras significativas

0.0320 m3 3 cifras significativas

6.4 x 104 moléculas 2 cifras significativas

560 kg 2 cifras significativas

1.8

Cifras significativas

1.8

Adición o sustracción

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 90.4

una cifra significativa después del punto decimal

3.70-2.91330.7867

dos cifra significativa después del punto decimal

redondeo a 0.79

Cifras significativas

1.8

Multiplicación o divisiónEl número de cifras significativas en el resultado está determinado por el número original que tiene el númeromás pequeño de cifras significativas.

4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5

3 cifra sig redondeo a 3 cifra sig

6.8 ÷ 112.04 = 0.0606926

2 cifra sig redondeo a 2 cifra sig

= 0.061

Cifras significativas

1.8

Números exactos

Obtenidos por definición o al contar varios objetos,pueden considerarse formados por un número infinitode cifras significativas.

¿El promedio de tres longitudes medidas; 6.64, 6.68 y 6.70?

6.64 + 6.68 + 6.703

= 6.67333 = 6.67

Porque 3 es un número exacto

= 7

Exactitud: cuán cercana está una medición del valor real de la cantidad medida.

Precisión: cuánto concuerdan dos o más mediciones de una misma cantidad.

exactitudy

precisiónbuenas

exactitud deficientey buena precisión

exactitudy

precisióndeficientes

1.8

1.8

Notación científicaEl número de átomos en 12 g de carbono:

602,200,000,000,000,000,000,000

6.022 x 1023

La masa de un solo átomo de carbono en gramos:

0.00000000000000000000000199

1.99 x 10-23

N x 10n

N es un númeroentre 1 y 10

n es un entero positivo o negativo

Notación científica

1.8

568.762

n > 0

568.762 = 5.68762 x 102

mover decimal a la izquierda 0.00000772

n < 0

0.00000772 = 7.72 x 10-6

mover decimal a la derecha

Adición o sustracción

1. Escribir cada cantidad con el mismo exponente n

2. Combinar N1 y N2 3. El exponente, n,

permanece igual

4.31 x 104 + 3.9 x 103 =

4.31 x 104 + 0.39 x 104 =

4.70 x 104

Notación científica

1.8

Multiplicación

1. Multiplicar N1 y N2

2. Sumar exponentes n1 y n2

(4.0 x 10-5) x (7.0 x 103) =(4.0 x 7.0) x (10-5+3) =

28 x 10-2 =2.8 x 10-1

División

1. Dividir N1 y N2

2. Restar exponentes n1 y n2

8.5 x 104 ÷ 5.0 x 109 =(8.5 ÷ 5.0) x 104-9 =

1.7 x 10-5