Materia (conceptos básicos)

QUIMICA

SEMANA 1

CONCEPTOS BÁSICOS.- La Materia y la Energía. Estados Físicos de la materia, Propiedades de la materia, Cambios físicos y cambios químicos. Densidad, Temperatura. Unidades Físicas y Químicas. S.I. Factores de conversión.

QUÍMICA Concepto: Es una ciencia netamente

experimental, que se encarga de estudiar la composición, estructura, propiedades y su trasformación de la materia según las necesidades del hombre.

QUÍMICA

Trasformación:

2

Propiedades:Propiedad Química: Oxida a los metales No se quema

Propiedad Física: Mal conductor eléctrico Temperatura de

ebullición normal 100 ºC.

Composición: 2 átomos de H 1 átomo de O

Estructura:  

𝑯𝟐𝑶Unidad Estructural

“molécula” 

Ejemplo:

La materiaConcepto:Es toda realidad objetiva que existe en el universo de lo más simple a lo más complejo muy independiente de la existencia del hombre, se caracteriza por estar en constante movimiento.Ejemplo: Los átomos, Las moléculas La virus, Las bacterias. Las plantas , Los animales. Las viviendas, Las montañas. Los planetas, Las estrellas.Clasificación

La materia1.- Materia No Sustancial.- Es la materia no corpórea materia que no tiene masa y volumen, es netamente campo, lo cual es objeto de estudio de la física. Ejemplo: El campo gravitacional El campo magnético

El campo eléctrico El campo Luminoso

La materia2.- Materia Sustancial.- Es la materia corpórea, materia que tiene masa y volumen es decir que ocupa un lugar en el espacio, lo cual es objeto de estudio de la química. Ejemplo: Una roca, Una bobina de cobre. La leche, El alcohol etílico. El humo, El gas neón.

1.- Según su estado físico: La materia a ciertas condiciones de presión y temperatura puede ser, sólido, líquido o gas.

Ejemplo: A condiciones ambientales 1atm y 25ºCSólido: El acero, el aluminio.Líquido: El vinagre, el mercurio.Gas: El aire, el metano.

Clasificación de la Materia sustancial.

2.- Según su composición química y las características de sus constituyentes.Clasificación de la Materia sustancial.

a.- Sustancia Pura o Sustancia: Es la materia homogénea de composición

química definida y constante. Esta constituido el mismo tipo de unidades

estructurales los cuales se representan mediante símbolos o formulas químicas.

De propiedades especificas constante a ciertas condiciones.

Ejemplo:

Bobina de cobre Oxigeno Agua Sal común

𝑪𝒖 𝑶𝟐 𝑯𝟐𝑶 𝑵𝒂𝑪𝒍

Clasificación de la Materia sustancial.

a.1.- Sustancia simple:Es la sustancia cuya unidad estructural está constituido por átomos de un mismo elemento (Sustancia Homonuclear), entre ellos tenemos.

Monoatómicos:Ejem:, ,

Diatómicos:Ejem:

Poli atómicosEjem:Nota: Algunas sustancias simple de presentar alotropía, es decir

tienen dos o mas estructuras diferentes en un mismo estado físico, con propiedades diferentes.

A partir de una sustancia simple ya no se puede obtener sustancias mas sencillas

Clasificación de la Materia sustancial.

a.2.- Sustancia compuesta: Es la sustancia cuya unidad estructural está constituidos por átomos de dos o más elementos (sustancia heteronuclear), los cuales pueden ser. Binario:Ejem:

Ternario:Ejm:

Cuaternario:Ejm:

Nota: A partir de una sustancia compuesta se puede obtener

sustancia simples o mas sencillas por métodos químicos.

Clasificación de la Materia sustancial.

Clasificación de la Materia sustancial.

Ejem:Electrolisis:

Pirolisis:

Fotolisis:

Clasificación de la Materia sustancial.

b.- Mezcla: Es la reunión o agrupación de dos o mas sustancias,

donde cada sustancia conserva su identidad.

Tiene propiedades diferentes a la de sus componentes.

Una mezcla no se representa por formulas o símbolos químicos.

Sus componentes se pueden separar por métodos físicos.

Ejem:

Clasificación de la Materia sustancial.

b.1.- Mezcla Homogénea:Llamado también solución, es una mezcla monofásica, donde cualquier porción de su volumen tiene la misma composición química. Sus componentes no se pueden observar por ningún medio óptico. Ejem:

Solución Líquida: La lejía El vinagre El agua

potable.

Solución Solida: El bronce. El latón. La amalgama de

oro.Solución Gaseosa: El aire El GNV El GLP

Clasificación de la Materia sustancial.

b.1.- Mezcla Heterogénea:Es una mezcla de dos o más fases, es decir dos puntos diferentes de la mezcla no tiene la misma composición química. Sus componentes se pueden observar a simple vista o con la ayuda de un microscopio. Ejem:

Suspensión: Las pinturas al

agua. Los Jarabes. El aire polvoriento.

Coloide: Las piedras

preciosas. La leche. El humo.

Propiedades de la Materia Sustancial:1.- Propiedades Generales: Son las cualidades que presenta todo materia corpórea. Masa. Volumen. Impenetrabilidad Divisibilidad.

2.- Propiedades Especificas:Son cualidades que permiten identificar a una materia corpórea y diferenciarla de otra. Clasificación:2.1.- Propiedades Físicas:Son las cualidades que impresiona los sentidos del hombre sin alterar sus composición química.

Propiedades de la Materia Sustancial:2.1.- Propiedades Físicas:De sólidos. Densidad. Temperatura de

fusión Tenacidad Dureza Fragilidad Ductilidad Conductividad

eléctrica.

De líquidos. Densidad. Temperatura de

ebullición Viscosidad Tensión

Superficial. Presión de

Vapor.

De Gases. Densidad. Comprensibilid

ad Viscosidad Difusión.

2.2.- Propiedades Químicas:Son las cualidades de interacción de una sustancia frente a otra sustancia, ocurriendo una cambio en la estructura de sustancias.

Ejem: La facilidad para combustionar. La fuerza de acidez. La facilidad para oxidarse de los metales.

PROPIEDADES DE LA MATERIA

INTENSIVAS EXTENSIVAS

DEPENDEN DE LA MASA O DE LA CANTIDAD DE MUESTRA QUE SE ESTÁ ANALIZANDO

DEPENDEN DE LA CANTIDAD DE MASA O MUESTRA QUE SE ESTÁ

ANALIZANDO. SON ADITIVAS

NO SI

DENSIDAD , PUNTOS : FUSION – EBULLICION – SOLID.. ,

INCLUYEN MEDICIONES DE

MASA Y/O VOLUMEN

Fenómenos de la Materia Sustancial:

Son los cambios que experimenta la materia sin alterar su composición molecular o estructura interna, se caracteriza por ser reversible.

1.- Fenómeno Físico:

Ejem:La Elongación de un resorte

Ejem:Los cambios de estado de la materia

Fenómenos de la Materia Sustancial:

Llamado también reacción química, es aquel cambio que experimenta la materia alterando su composición molecular o estructura interna, se caracteriza por ser irreversible.

2.- Fenómeno Químico:

Ejem: La combustión del alcohol.

Ejem: La oxidación de los metales.

Ej. 2.- Cuáles de los numerales corresponden a cambios físicos. Por qué?:

I)Precipitación del cloruro presente en el agua potable por acción del nitrato de plata.

II)Extracción de grasas usando hexano. III)Sublimación del alcanfor.IV)Tostación de minerales.V)Sulfatación de cables eléctricosVI)Incandescencia de un filamento de tungsteno.

Ej. 1. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones acerca del cobre describen propiedades químicas? ¿Cuáles describen propiedades físicas?

a) Forma aleación con el estaño.b) Se encuentra libre en la naturaleza.c) Forma compuestos orgánicos altamente tóxicosd) Su color es rojizo metálicoe) Se puede almacenar al aire libref) Tiene alta conductividad eléctrica.g) Es un metal noble.

Ej. 3.- Clasifique como: elemento, compuesto o mezcla. Sí, clasifica alguno como mezcla, diga si éstas son homogéneas o heterogéneas:

a. Lámina de bronceb. Crudo de petróleoc. Ozono d. Lingote de zince. lejía

Ej. 4.- ¿Cuáles son propiedades extensivas y cuales son intensivas? a. La dureza del cuarzo.

b. La densidad del metanolc. El punto de congelación de la acetona.d. La viscosidad del aceite.e. La sulfatación del cobre.f. La velocidad de sedimentación de flóculos de sulfato de

aluminio.

Ej5.- El mercurio a , es un metal líquido de de densidad, no moja por tener una alta tensión superficial, es el metal más volátil y sus vapores son tóxicos, en estado sólido es blanco y blando, tiene bajo poder de oxidación, se obtiene por tostación del cinabrio , se utiliza en los termómetros para medir la temperatura por dilatación, en la electrolisis de la salmuera se utiliza como electrodo móvil, en la minería artesanal del oro se utiliza por su facilidad para separación del oro por destilación.Del texto mencionado sobre el mercurio señale.I.- Cuales son propiedades intensivas y extensivas.II.- Cuales son fenómenos Fiscos y Químicos.

MATERIA y ENERGIA

Energía (E) = Materia (m)

concentrar

dispersar

E = m c2

“La materia y la energía en el universo pueden transformarse mutuamente, pero la suma total de ambos permanece constante, es decir no puede aumentar ni disminuir” Albert Einstein

E = energía liberada Jm = masa transform Kgc = veloc de la luz = 3 x 108 m/s2

Energía Es la capacidad de realizar

trabajo.El trabajo se realiza cuando una

fuerza actúa a lo largo de una distancia. Así:

A) Al levantar un objeto se realiza

un trabajo.B) Los gases al expandirse

pueden realizar un trabajo

EnergíaLos cambios físicos y químicos

van acompañados siempre por cambios de energía.

La energía existe en varias formas:

Cinética, potencial, mecánica, luminosa, calórico, nuclear.

FORMAS DE MEDICIÓN DE LA ENERGÍA

1 cal = calor necesario para elevar la

temperatura de 1 g de agua de 14,5  C a 15,5 

C.

1 cal = 4,186 J

Equivalente mecánico del

calor

1 cal 1 Cal ojo

La cantidad de energía cedida o ganada por una sustancia se mide

en calorías (cal) o Joules (J)

En nutrición1Cal = 1 000 cal ó 1 Kcal

MEDICIONMedir es contar, comparar una

unidad con otra, dar una valoración numérica, asignar un valor, asignar números a los objetos.

MEDICIONES

Prefijo Abreviatura significado ejemploGiga G 109 1 gigametro=1x109 mMega M 106 1 megametro =1x106 mKilo K 103 1 kilómetro = 103 mDeci D 10-1 1 decímetro= 0.1 mCenti c 10-2 1 centímetro = 0.01 mMili m 10-3 1 milímetro 0.001 mmicro µ 10-6 1 micrómetroNano n 10-9 1 nanómetroPico p 10-12 1 picometroFemto f 10-15 1 femtómetro

Incertidumbre en las mediciones

Números exactos (valores definidos ej. 40 alumnos

Números inexactos (se obtienen midiendo)

Ej. Peso de una muestra:1,2045 gramos, pero si

empleamos una balanza mas precisa. 1,20453

Precisión

Precisión: Medida de las concordancias entre las mediciones

Por ejemplo: pesar por triplicado para obtener el promedio, si la desviación estándar es muy pequeña la medición es mas precisa.

Indican cuanto se aproxima la medición al valor correcto.

Ejemplo supongamos que el valor correcto de una barra de metal es 31,0 gramos

Se mide con la balanza A y se obtiene 30,5455 g

Y se mide otra vez, pero con la balanza B y se obtiene 31,01g

¿Cuál es el valor mas exacto?

Exactitud

Cifras significativas

Todos los dígitos incluidos se denominan cifras significativas. Ejemplo: 2,2405 tiene 5 cifras significativas. La cantidad de cifras significativas indican la exactitud en una medición.

Cifras significativasEjemploUna balanza tiene una precisión de

±0.001 gramos.Escriba con todas las cifras

significativas el peso de una muestra de 25 gramos.

A) 25,000B) 24,999C) 25,001¿Cuál es el correcto? ¿Todos?

TemperaturaLos grados Celsius o centígrados son los

grados que utilizamos habitualmente en los que el 0ºC corresponde al punto de congelación del agua y el 100ºC al punto de ebullición a una atmósfera de presión.

Los grados Farenheit son ampliamente utilizados por en los países sajones. Esta escala toma como referencia la temperatura más baja que pudo medir Farenheit para el 0ºF (corresponde a una determinada mezcla de hielo y cloruro amónico) y como 100ºF la temperatura de su propio cuerpo.

Los grados Kelvin corresponden a la escala absoluta de temperatura y toman como 0 K el cero absoluto y como 273,15K (aproximadamente) el punto triple del agua.

TEMPERATURA: Es un parámetro determinado arbitrariamente que nos indica la energía promedio de un cuerpo (frío o caliente).

ºC ºF K100 212 373 Pto. Ebullición del H2O

0 32 273 Pto. Congelación H2O

-17,7 0 252,3 Pto. Congelación (H2O + NH4Cl)

-273 -460 0 Cero Absoluto

5

273K

9

32FºCº -=

-=

5

Para convertir de grado kelvin (K) grados celsius

(°C)

kelvin (K)    K = 273,15 + ºC grados celsius

(centígrados, ºC) grados Farenheit, °F

   ºF = 9/5 °C + 32

Densidad Absoluta (DABS):

333ABS mkg,

pieLb,kg,

mlg,

cmg

vmD

=

Densidad Relativa (DR) Sólidos y Líquidos

O2H

LR D

DD =

O2H)S(R D

DSD =

Gases

AIREgR D

DgD =)(

g = Gas

DENSIDAD: Es la relación entre la masa de la materia y el volumen que ocupa dicha masa. Es una magnitud derivada. Es función de la temperatura, presión y composición.

DH2O = 1g/ml S = sólido

L = líquido

4C Daire = 1,293 g/ 20C

DENSIDAD DE ALGUNAS SUSTANCIAS A 20 C

SUSTANCIAS DENSIDAD g/cm3 DENSIDAD Kg/m3

Acero 7,8 7 800Hierro 7,9 7 900

Madera 0,2 - 0,8 200 - 800Plomo 11,3 11 300

Aluminio 2,7 2 700Agua de mar 1,02 - 1,03 1020 - 1030

Agua destilada 1,00 1 000Gasolina* 0,736 - 0,768 736 - 768

Leche 1,028 - 1.035  1 028 - 1 035 Mercurio** 13,60 13 600

Aceite 0,700 - 0,920 700 - 920

* a 25C ** a 0C

Uso de factores de conversión.¿Cuál será el espesor en nm que tenga una película de glicerina de 1 cm3 de volumen, si cubre un área de 2,5 x 103 m2?

¿Cuántos g de zinc deben utilizarse con 1,95 Kg de cobre para preparar bronce que tenga 35,0% de Zn y 65,0% de Cu?

e = ¿? nm = 1 cm32,5 x 103 m2

1 cm3 109 nm10-6 m3

1 mx x = 0,4 nm

¿? g Zn = 1,95 Kg Cu 35 Kg Zn

65 Kg Cu 103 g 1 Kgx = 1050 g x