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Ing. Felipe Natividad Santos
QUÍMICA I
CECyTE 20 URUAPAN
INTRODUCCIÓNLa química estudia los materiales y los
cambios que experimentan.
Los principios químicos se aplican a todos los aspectos de nuestras vidas.
¡LA QUÍMICA ESTÁ EN TODAS PARTES!
Todo lo que puedes tocar, ver u oler contiene una o más
sustancias químicas
ESTUDIO DE LA QUÍMICA
MATERIAELEMENTO
S
ÁTOMOS
MOLÉCULA
S
COMPUEST
OS
ENERGÍA
DIVISIONES DE LA QUIMICAQuímica inorgánicaQuímica OrgánicaQuímica NuclearQuímica cuánticaFísico QuímicaQuímica DescriptivaQuímica aplicadaQuímica Analítica
Tarea
EL MÉTODO CIENTÍFICO
La observación y la experimentaciónson las claves de la ciencia
¿Por qué hacer observaciones y
realizar experimentos?
¿Por qué hacer observaciones y
realizar experimentos?
Para responder
preguntas
¿Por qué hacer observaciones y
realizar experimentos?
Para responder
preguntas
El método científico es un sistema empleado en la ciencia para responder preguntas.
El método consta de
8 etapas
1. Determinación del problema
1. Determinación del problema
Frecuentemente el problema
surge de una serie de observaciones iniciales
del investigador
2. Investigación bibliográfica
2. Investigación bibliográfica
Búsqueda de publicaciones sobre el tema para
ver si ha sido previamente investigado
2. Investigación bibliográfica
Búsqueda de publicaciones sobre el tema para
ver si ha sido previamente investigado
BibliotecasHemerotecasPublicaciones
científicas
UniversidadesOtros centros de
investigación…
Con frecuencia el método científico concluye aquí, ya que el problema ha sido previamente resuelto.
Si no se ha estudiado y resuelto el problema previamente, la investigación debe continuar.
3. Hipótesis
3. Hipótesis
Posible respuesta al problema
basada en la información disponible.
4. Experimentación
4. Experimentación
Para contrastar la hipótesis es necesario experimentar y realizar nuevas observaciones.
Los experimentos deben estar diseñados para
proporcionar una información útil y deben ser
reproducibles
5. Elaboración de un modelo o teoría
5. Elaboración de un modelo o teoría
Después de analizar los datos recolectados,se propone un modelo o teoría que explique todas
las observaciones.
6. Revisión de la teoría
6. Revisión de la teoría
Nuevos experimentos y observaciones permiten
comprobar que se cumplen las predicciones basadas en la teoría.
Estas observaciones adicionales pueden:
6. Revisión de la teoría
Estas observaciones adicionales pueden:
Probar que la teoría es correcta
6. Revisión de la teoría
Estas observaciones adicionales pueden:
Probar que la teoría es correcta
Hay que comunicar los resultados 7
6. Revisión de la teoría
Probar que la teoría es inexacta
Estas observaciones adicionales pueden:
6. Revisión de la teoría
Probar que la teoría es inexacta
Es necesario modificar la
teoría 5
Estas observaciones adicionales pueden:
6. Revisión de la teoría
Probar que la teoría es incorrecta
Estas observaciones adicionales pueden:
6. Revisión de la teoría
Probar que la teoría es incorrecta
Hay que plantear una nueva
hipótesis 3
Estas observaciones adicionales pueden:
6. Revisión de la teoría
7. Publicación de los resultados
7. Publicación de los resultados
Informando sobre la experimentación, las observaciones y la teoría. Los resultados deben ser honestos e
imparciales.
8. Verificación por otros investigadores
8. Verificación por otros investigadores
¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?
8. Verificación por otros investigadores
¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?
¿Pueden reproducirse los experimentos?
8. Verificación por otros investigadores
¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?
¿Pueden reproducirse los experimentos?
¿Obtienen las mismas conclusiones otras
investigaciones?
8. Verificación por otros investigadores
Si la respuesta a estas preguntas es sí, la teoría puede
ser aceptada.
¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?
¿Pueden reproducirse los experimentos?
¿Obtienen las mismas conclusiones otras
investigaciones?
8. Verificación por otros investigadores
Si la respuesta es no, serán necesarias nuevas
teorías para explicar el problema original.
¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?
¿Pueden reproducirse los experimentos?
¿Obtienen las mismas conclusiones otras
investigaciones?
Todo esto no quiere decir que la ciencia tenga respuesta para todo –no es así–, en
cambio, la ciencia es una poderosa herramienta que nos ha permitido
comprender muchas cosas sobre el mundo y el universo que nos rodea.
Tarea
MATERIAMATERIAMATERIAMATERIA
La materia
Clasificación Sustancias puras
Mezclas
• Elementos• Compuesto
s
• Homogéneas• Heterogéne
as Propiedades de la materia Procesos o transformaciones físicas y químicas Separación de mezclas
Resumen Ejercicios
Homogéneas
Heterogéneas
Definición
Materia: Todo aquello que tiene dimensiones y ocupa un lugar en el espacio.
Una porción limitada de materia recibe el nombre de cuerpo o sistema material. Cuerpo material tiene límites propios y bien definidos Sistema material carece de morfología propia o sus
límites son imprecisos, ya sea por su naturaleza o por su extensión.
Cuerpos
Sistemas materiales
CLASIFICACIONES DE LA MATERIA
La materia = material físico del universo, todo lo que tenga masa y ocupe un espacio.
ESTADO FÍSICO
COMPOSICIÓN
Elemento
Compuesto
Sólido Líquido
Gas
Mezcla
Estados de la materiaGAS/VAPOR: no tiene volumen o forma fija. Ocupa el
volumen y toma la forma de su recipiente. Puede comprimirse o expandirse.
LÍQUIDO: Volumen definido independiente de su recipiente, no tiene forma definida. Toma la forma de la parte que ocupa del recipiente.
SÓLIDO: Forma y volumen definidos. PLASMA: El plasma son cationes, es decir átomos que han
perdido electrones y por lo tanto tienen su carga eléctrica positiva. Se encuentra p.ej. en la corona de las flamas y el sol.
CONDENSACION DE BOSE-EINSTEIN:los átomos se comportan como si fueran un gran átomo, lo que resulta en una nueva forma en que la materia puede agruparse
Estados de agregación de la materia
Elementos CompuestosMezclas
homogéneas(Disoluciones)
MezclasProcesos Físicos
Reacciones
Químicas
MezclasHeterogénea
s
Sustanciaspuras
Materia
Clasificación de la MateriaClasificación de la MateriaClasificación de la MateriaClasificación de la Materia
Oro en aguaOro Agua SalCloruro
ce sodio
Aleación
Composición
ELEMENTOS: Cada elemento se compone de sólo un tipo de átomo. No se descomponen en sustancias más simples. Se conocen 118 elementos.
COMPUESTOS: Sustancias que contienen 2 o más elementos. Contienen 2 o mas tipos de átomos.
MEZCLAS: La mayor parte de la materia consiste en mezclas de diferentes sustancias. Cada sustancia conserva su propia identidad química y sus propiedades. Puede ser HOMOGENEA (sal + agua) o HETEROGENEA (roca)
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Toda sustancia tiene un conjunto único de propiedades.Las propiedades pueden ser FÍSICAS o QUÍMICAS
PROPIEDADES FÍSICAS:
•Color•Olor •Densidad •Punto de fusión •Punto de ebullición •dureza
PROPIEDADES QUÍMICAS
Describen la forma en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otras sustancias.
•Inflamabilidad Propiedades Intensivas: Útiles para identificar las sustancias (temperatura y densidad)
Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de la muestra (masa y volumen)
Cambios físicos y químicosCAMBIO FÍSICO: Una sustancia cambia su apariencia
física pero no su composición. Ej. Evaporación del agua.
CAMBIO QUÍMICO: Llamado también reacción química. Una sustancia se transforma en otra químicamente diferente. Ej. Cuando el H arde con el aire experimenta un cambio químico, ya que se combina con el O y forma el H2O.
ACTIVIDAD: ¿Cuál de las siguientes es un cambio físico y cuál un químico?
a)Las plantas utilizan dióxido de carbono y agua para producir azúcar.
b)El vapor de agua en el aire, en un día frío forma escarcha.
Cuando se vierte nitrógeno líquido, este hierve vivamente al adquirir la temperatura ambiente.
Procesos físicos y químicosProcesos físicos y químicos
Procesos o cambios físicosProcesos o cambios físicos Procesos o cambios químicosProcesos o cambios químicosReacciones químicasReacciones químicas
En la naturaleza se producen gran variedad de cambios, como la dilatación de un metal, los cambios de estado del agua, la oxidación de algunos metales, el movimiento de los coches, ...
Las sustancias mantienen su naturaleza y sus propiedades esenciales, es decir, siguen siendo las mismas sustancias.
Las sustancias cambian su naturaleza, se transforman en otras distintas, que tienen propiedades diferentes.
La sacarosa (azúcar de mesa) reacciona con clorato de potasio formando nuevas sustancias, como esta extraña masa de carbono.
La ceniza que se crea en la hoguera es una sustancia distinta a la madera.
El balón de fútbol en movimiento sigue siendo un balón. La herrumbre que se forma en
la viga es una sustancia distinta al hierro.
En la fotosíntesis, las plantas producen oxígeno y nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua.
Ebullición de nitrógeno
La mantequilla, al derretirse, sigue
siendo mantequilla.
La botella rota sigue siendo de vidrio.
Reacción entre la sacarosa y el clorato potásico
Separación de Mezclas
Los componentes en una mezcla se pueden separar, aprovechando las diferencias en las propiedades de los componentes.
MÉTODOS DE SEPARACIÓNFiltración Sustancias que no son
solubles y se depositanDecantación Líquidos no misciblesSedimentación Sólidos en suspensión
en un líquidoExtracción Sustancias que se
encuentran disueltasDestilación Líquidos misciblesCromatografía Componentes de una
mezcla homogénea adhesión
UNIDADES DE MEDICIÓNPropiedades de la materia son cuantitativas (numéricas)Una medida siempre debe especificar las unidades (sistema métrico).Muy usadas las Unidades SI, tiene 7 unidades fundamentales:
Cantidad física
Nombre unidad
Abreviatura
Masa Kilogramo kg
Longitud Metro m
Tiempo Segundo s
Temperatura Kelvin K
Cantidad de sustancia
Mol mol
Corriente eléctrica
Ampere A
Intensidad luminosa
Candela cd
En el sistema métrico se usan PREFIJOS para indicar fracciones decimales o múltiplos de varias unidades.
Prefijo Abreviatura
Significado
Ejemplo
Giga G 109 1 gigametro (Gm) = 1 x 109 m
Mega M 106 1 megametro (Mm) = 1 x 106 m
Kilo k 103 1 kilómetro (km) = 1 x 103 m
Deci d 10-1 1 decímetro (dm) = 0.1 m
Centi c 10-2 1 centímetro (cm) = 0.01 m
Mili m 10-3 1 milímetro (mm) = 0.001 m
Micro µ 10-6 1 micrómetro (µm) = 1 x 10-6 m
Nano n 10-9 1 nanómetro (nm) = 1 x 10-9 m
Pico p 10-12 1 picómetro (pm) = 1 x 10-12 m
Femto f 10-15 1 fentómetro (fm) = 1 x 10-15 m
ACTIVIDAD: ¿Cuál de las siguientes cantidades es la más pequeña:
1 mg, 1 µg ó 1 pg?
Longitud: •Medida de la distancia.•La unidad SI fundamental para la longitud es el metro (m)
Masa: •Medida de la cantidad de material en un objeto.•La unidad SI fundamental para la masa es el kilogramo (kg)
Temperatura: •Medida del calor o frío de un objeto.•Escala Celsius (0°C = congelación y 100°C = ebullición del agua)•También se usan las escalas Kelvin (derivada del SI, no se usa símbolo °) y Fahrenheit.K = °C +
273.15K = °C + 273.15
°C = 5/9 (°F - 32)
°C = 5/9 (°F - 32)
°F = 9/5 (°C)+ 32
°F = 9/5 (°C)+ 32
Volumen: •La unidad SI para el volumen es la unidad SI para la longitud (m) elevada al cubo (m3).•En química se usan centímetros cúbicos (cm3), litro (l).•En laboratorio se mide el volumen con mayor precisión con jeringas, pipetas y buretas. También probetas graduadas y matraces volumétricos
Unidades derivadas del SI
Densidad: •Propiedad de la materia para caracterizar una sustancia.•Es la cantidad de masa por unidad de volumen de la sustancia.•Densidad de líquidos (g/cm3)•Densidad de sólidos (g/ml)•Peso y densidad no es lo mismo (1kg de aire tiene la misma masa que 1kg de hierro, pero el hierro ocupa un espacio más pequeño.
INCERTIDUMBRE EN LA MEDICIÓN
Números Exactos:
•1 docena de huevos = exactamente 12 huevos•1 kg = exactamente 1000 g•1 m = exactamente 100 cm•Pueden resultar del conteo (# de personas en un salón)
Números Inexactos:
•Se obtienen de mediciones•Siempre existe incertidumbre en las cantidades medidas.•Existen errores de equipo y errores humanos.
Precisión y Exactitud
Se utilizan para explicar las incertidumbres de los valores medidos.
PECISIÓN Medida de qué tanto coinciden las mediciones individuales entre sí.
EXACTITUD Se refiere a qué tanto coinciden las mediciones individuales con el valor correcto o “verdadero”
Cifras SignificativasCualquier dígito diferente de cero es significativo.
1234.56 6 cifras significativas
Ceros entre dígitos distintos de cero son significativos.1002.5 5 cifras significativas
Ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos.000456 3 cifras significativas
Si el número es menor que uno, entonces únicamente los ceros que están al final del número y entre los dígitos distintos de cero son significativos.0.01020 4 cifras significativas
A mayor número de cifras significativas, mayor es la
certidumbre de la medición.
Relación de las cifras significativas con la
incertidumbre en la medición
Tiene 2 cifras significativas (Mayor incertidumbre)
La incertidumbre está en la primera posición decimal.
La masa podría ser cualquiera entre 3.9 y 4.1 g.
Se puede representar por 4.0 0.1g
4.0 g
4.0 g
4.00 g
4.00 g
Tiene 3 cifras significativas (Menor incertidumbre)
La incertidumbre está en la seguda posición decimal.
La masa podría ser cualquiera entre 3.99 y 4.01 g.
Se puede representar por 4.00 0.01g
Cifras Significativas en Cálculos
Suma y Sustracción: El número de cifras significativas a la derecha del punto decimal en la suma o la diferencia es determinada por el número con menos cifras significativas a la derecha del punto decimal de cualquiera de los números originales.
6.2456 + 6.2 = 12.4456 redondeado a 12.4
Multiplicación y División: El número de cifras significativas en el producto final o en el cociente es determinado por el número original que tenga la cifras significativas mas pequeño.
2.51 x 2.30 = 5.773 redondeada a 5.772.4 x 0.000673 = 0.0016152 redondeado a
0.0016
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