Materia qg_rvb_2012

FACULTAD DE INGENIERIA ADMINISTRATIVA E INDUSTRIAL

ASIGNATURA: QUIMICA I

CODIGO : QU- 01

UNIDAD No 01: MATERIA Y ENERGIA

DOCENTE : Ing ROBERT VEGA BARRANTES

LIMA-PERU

2012

Unidad No 01

MATERIA Y ENERGIA

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Clase N0 1 y 2

Introducción a la química; Materia y Energía; Clases, Propiedades; estados; Unidades del

SI, Conversiones

QUIMICA

Q General

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Q Descriptiva Q Analítica Q. Aplicada

Q Inorgánica

Q Orgánica Q Cuantitativa

Q Cualitativa

Astronomía

Geoquímica

Petroquímica

Q Industrial

Fisicoquímica

Bioquímica

Farmacoquimica

La QUIMICA: Ciencia natural que estudia la composición interna de la materia, sus

propiedades y transformación.

MATERIA

Sustancias

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Mezclas

Elementos

Cantidad de soluto

Conducción eléctrica

Estado Físico

Coloides

Homogéneas Heterogéneas

diluido

SolucionesSuspensión

concentrado

saturado

sobresaturado

Conductores No conductores

ElectrolitosNo

electrolitos

Compuestos

MATERIAMATERIATodo aquello que ocupa un lugar en el espacio y posee masa, volumen y es perceptible por los órganos de los sentidos, podemos ver y tocar, pero también es materia todo aquello que no podemos ver ej. el aire.Pero no todo lo que esta a nuestro alcance es materia, sino lo constituye los planetas, el sol y demás estrellas y a escala microscópica también es materia las células, virus, ADN, etc

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

ENERGIAENERGIALlamado Materia dispersada , es la capacidad para realizar trabajo o transferir calor, la energía puede ser mecánica (cinética y potencial), luminosa, eléctrica, calorífica, nuclear electromagnética, etc.Ejemplo un cuerpo en movimiento como una roca despeñándose posee energía a causa del movimiento, esta energía se llama cinética, la energía que posee un cuerpo debido a su posición, condición o composición como es el carbón ya que produce calor al quemarla

Donde: E= Energía almacenada en un cuerpo de masa m C=velocidad de la luzCabe mencionar que si el cuerpo sufre algún cambio se cumple la expresión ∆E=∆m C2

En los fenómenos químicos y físicos ordinarios la variación de energía es muy pequeña debido a que ∆m es insignificante, por lo que es correcto afirmar que la masa de un sistema físico o químico permanece inalterable o sea se cumple la ley de la conservación de la masa.Sin embargo en procesos o fenómenos nucleares tiene alta significación porque involucra grandes cantidades de energía provenientes de la conversión de una cierta masa (∆m) relativamente pequeña según la ecuación ∆E=∆m C2

La Ley de la conservación de la materia y energía se puede expresar con un enunciado sencillo:“La cantidad combinada de materia y energía en el universo es fija”

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Según la “Teoría Especial de la relatividad” de Albert Einstein, físico alemán, plantea que la masa y la energia son dos formas de la materia que están relacionados mediante la siguiente expresión:

E= mC2

Clasificación de la MateriaClasificación de la Materia1-Sustancia Pura :Es la materia cuyas partículas ( átomos, iones, moléculas) tienen una composición fija, definida y las mismas propiedades Ejm el agua de mar.La sustancia pura tiene una composición constante, invariable, podemos clasificar las sustancias como elementos o compuestos.1.1-Elementos: Sustancia fundamentales de las cuales se compone toda la materia.Esta constituido por átomos de un mismo elemento por lo tanto no se pueden descomponer en otras mas sencillas EjmEl fierro, el oxigeno, el fósforo, el mercurio, etc.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

1.2-Compuestos: Sustancia formadas por dos o mas elementos unidos químicamente en proporciones definidas de masa.Ej. el agua puede descomponerse mediante una corriente eléctrica directa en los elementos hidrogeno y oxigeno.El agua pura sin importar su origen consta de 11 % de hidrogeno y 89% de oxigeno

2.-Mezclas: Son combinaciones de dos o mas sustancias en cualquier proporción en las cuales cada sustancia retiene su propia identidad química, es decir sus componentes conservan sus propiedades químicas mas no sus propiedades físicas, por lo tanto son susceptibles a la separación por medios mecánicos o físicos.

2.1 Mezclas homogéneas: Llamados soluciones, son mezclas en las cuales todas sus partes son uniformes Ej.El aire es una mezcla homogénea de las sustancias gaseosas: nitrógeno, oxigeno, vapor de agua, bióxido de carbono y otras sustancias.El azúcar, la sal y otras sustancias se disuelven en agua para formar mezclas homogéneas.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

2.2 Mezclas heterogéneas: Son mezclas que no tiene la misma composición, propiedades, apariencia en cada parte EjmLa mezcla de arena, las rocas y la madera..

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Propiedades Especificas y Generales de la MateriaP Generales: Son propiedades que presenta todo cuerpo sin excepción y son:

Masa: cantidad de sustancia expresados en unidades de masaVolumen: cantidad de sustancia expresados en unidades de volumen.Impenetrabilidad: El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro al mismo tiempo.Divisibilidad: Todo cuerpo puede dividirse en fracciones cada vez más pequeños.Porosidad: Todo cuerpo posee espacios intermoleculares.Peso: Todo cuerpo es atraído por acción de la gravedad

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

P Especificas: Son propiedades que caracterizan, identifican y diferencia una sustancia de la otra. Las propiedades especificas pueden ser físicas y quimicas.1- Propiedades Físicas:Son aquellas propiedades que pueden ser observadas en ausencia de variaciones en la composición. o la modificación de la estructura interna de una sustancia Ej.El color, la densidad, la dureza, los puntos de ebullición y fusión, las conductividades eléctricas y térmicas etc.Las propiedades físicas pueden ser 1.1-Propiedades intensivas: Son aquellas propiedades que no dependen de la cantidad de sustancia presente ej. densidad temperatura de ebullición, color, olor, dureza, sabor, calor latente de fusión, electronegatividad, etc.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

1.2-Propiedades extensivas: Son aquellas propiedades que dependen de la cantidad de sustancia presente .ej., peso, área volumen, presión de gas, calor ganado, calor perdido.

2- Propiedades Químicas: Son las propiedades exhibidas por la materia cuando sufre cambios en su composición. Es decir son observables medibles y calculables que se relacionan con la modificación de la estructura interna de una sustancia, ej.Acidez, basicidad, combustibilidad electronegatividad, paramagnetismo.Todas las propiedades químicas son propiedades intensivasEjmEl CH4 es combustible ( se combina con el O2 del aire)El C2H5OH es inflamable y el H2O no

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Estados Físicos de la MateriaLa materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.Existe un cuarto estado que es el estado plasmático, los tres primeros son más comunes a temperatura ambiental y por tanto de mayor importanciaSolido: Tiene volumen y forma definida las fuerzas de cohesión entre las partículas son mucho mayores en comparación a las fuerzas de repulsión.Liquido: Tiene volumen definido pero forma variable las moléculas se atraen entre ellas por las llamadas fuerzas de cohesión.Gaseoso: Tiene forma y volumen variable, las fuerzas de repulsión entre las moléculas son mucho mayores que las fuerzas de cohesión, la velocidad con que se mueven las moléculas son proporcionales a la temperatura.

Plasmatico: Es el estado mas abundante de la materia , es un sistema que se halla a elevadas temperaturas unos 2x106 K y que están constituidos por iones y partículas subatómicas, esta forma de materia lo encontramos en el interior de las estrellas (sol).

SÓLIDO

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

LIQUIDO VAPOR GAS

Fusión

Sublimación Directa

vaporización

Solidificación Condensación

Licuación

Sublimación inversa (deposición)

Cambios de Estado Físico de la Materia

La materia puede pasar de un estado a otro por efecto de la

variación de T y P con producción de ganancia o perdida de Energía

Definiciones usadasVolatilización: Es un vaporización violenta, la presentan algunos líquidos volátiles como ron, acetona alcohol, etc.Evaporización: Es una vaporización solo a partir de la superficie libre del liquidoEj. Vaporización de la gasolina.Ebullición: Es una vaporización a T constante y a partir de cualquier parte de la masa del liquido con producción de burbujas Nota: cada líquido tiene su punto de ebullición a una presión externaEj. La ebullición del agua a 100C y a la presión de 1 atmAlgunos ejemplos.

•El paso de acetona liquida a vapor de acetona (volatilización)•El paso del yodo sólido a yodo gaseoso (sublimación)•El paso de azufre sólido a azufre liquido (Fusión)•El paso de oxigeno gaseoso a oxigeno liquido (Licuación)Temperatura Critica: Es la temperatura por encima de la cual no es posible la licuación, por mas alta que sea la presión que se aplica.Presión Crítica. Es la presión que debe aplicarse a una sustancia gaseosa en su temperatura crítica para que ocurra la licuación.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Todo cuerpo que se encuentra en estado gaseoso en forma natural a temperatura ambiente, su temperatura crítica es

generalmente inferior a la temperatura ambiental por lo que son faciles de licuar

Ejm O2, N2, Cl2, H2, Ar, CH4

Gas

Vapor

Todo cuerpo cuyo estado natural no es gaseoso pero por aumento de energía logra eventualmente pasar al estado gaseoso, estas sustancias son dificilmente licuables por que su temperatura critica es mayor a la temperatura ambiente.Ejm

Vapor: vapor de agua, vapor de benceno, vapor de alcohol.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Notación CientíficaLas cifras significativas se escriben con un solo cifra significativa entera diferente a cero, luego se multiplica por 10 elevado a una potencia igual al No de posiciones que se ha movido el punto decimal.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Si corres a la izq. el esponente será positivo

Si corres a la derecha el

esponente será negativo

. Punto decimal

Ej El numero de Avogadro es: 602300000000………..0 .Hay 23 posiciones del punto a la izquierdaLa expresion científica será= 6,023x10 23

La masa de un atomo de hidrogeno es: 0.0000…………….1.67Hay 24 posiciones hacia la derechaLa expresión científica será: 1,67x10 -24

Sistema Internacional de Unidades

Denominado sistema internacional de medidas, viene hacer el sistema de unidades mas usado. Junto con el antiguo Sistema Metrico decimal, que es su antecesor y que se ha mejorado, el SI también es conocido como sistema métrico, especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas o fundamentales. En 1971, fue añadida la séptima unidad básica, el mol.Una de características importantes de este sistema es que están basadas sus unidades en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como “la masa del prototipo internacional del kilogramo.

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

En nuestro país a partir de 1985 es obligatorio su uso, como sistema legal de unidades de medida (SLUMP)

Magnitud Nombre Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo Kg.

Tiempo segundo s

Intensidad de corriente eléctrica

ampere A

Temperatura termodinámica

kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

Unidades Básicas Fundamentales

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Magnitud Nombre Símbolo Expresión en unidades SI básicas

Ángulo plano Radián rad mm-1= 1

Ángulo sólido Estereorradián sr m2m-2= 1

Unidades Suplementarias

Magnitud Nombre Símbolo

Superficie metro cuadrado m2

Volumen metro cúbico m3

Velocidad metro por segundo m/s

Aceleración metro por segundo cuadrado m/s2

Número de ondas metro a la potencia menos uno m-1

Masa en volumen kilogramo por metro cúbico kg/m3

Velocidad angular radián por segundo rad/s

Aceleración angular radián por segundo cuadrado rad/s2

Unidades Derivadas

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Para

múltiplos

Prefijo Símbolo Factor

Yotta Y 1024

Zetta Z 1021

Exa E 1018

Peta P 1015

Tera T 1012

Giga G 109

Mega M 106

Kilo K 103

Hecto H 102

Deca da 10

Prefijos del SIMATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Para

submúltiplos

Prefijo Símbolo Factor

Yocto y 10-24

Zecto z 10-21

Atto a 1018

femto f 10-15

Pico p 10-12

nano n 10-9

micro µ 10-6

Mili m 10-3

centi c 10-2

deci d 10-1

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Método Factor UnidadEste método de la multiplicación por la unidad no cambia el valor de un expresión, si representamos uno de una forma útil, podemos hacer muchas conversiones “multiplicando por uno” este es una herramienta matemática que es casi infalible Ej1-Expresar 1,47 millas en pulgadas Solución:Xpulg= 14,7 millas x 5,280 pies/ x 12 pulg. = 9,31 x104 pulg 1 milla 1pie2-Un litro es exactamente 1cm3 ¿Cuántas pulgadas cúbicas hay en 1 cm3?SoluciónXpulg 3 = 1cm3 x(1pulg )3 = 1cm3 x 1pulg 3 = 61,0pulg 3

2.54cm 16,4cm3

3-Una muestra de oro tiene una masa de 0,234 mg ¿Cual es su masa en g y en Kg?X g= 0,234mg x 1g = 2,34 x10-4 g 1000mgX Kg= 2,34 x10-4g x 1Kg = 2,34 x10-7 Kg 1000g

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B

Problemas de AplicaciónLa distancia entre 2 átomos de hidrogeno en una molécula de hidrogeno es 74pm, convertir la distancia en m, si se sabe: 1pm= 10-12mRsta: 7,4x10-11m 2-La ingesta diaria de glucosa de una persona promedio es 0,0833lb ¿Cuánto es esta masa en miligramos? Si se sabe: 1 lb. 453,6g 1g= 1000mgRsta: 3,78x104 mg 3-Un adulto promedio tiene 5,2 litros de sangre ¿Cuál es el volumen de sangre en m3? Si se sabe que. 1l= 1000cm3

Rsta. 5,2 x10-3 m3

4-La densidad de la plata es 10,5 g/cm3 conviértase la densidad en Kg./m3 .Rsta: 1,05x104 Kg.

5-Si el precio del oro el 3 de noviembre fue de 384 dólares por onza ¿Cuanto costara 1,00g de oro ese día? Si se sabe: 1 onza 28,4g

MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B