MATERIA

Definicin.- Todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio.

Masa.- Medida directa de la cantidad de materia. Ejemplos: slidos, lquidos y gases.

Propiedades de la Materia

El ordenamiento y la interrelacin entre las partes que forman constituyen la base de su estructura y esta a su vez

determina sus propiedades. Las propiedades son fsicas y qumicas.

Propiedades Fsicas Generales de la Materia

1. Inercia.- Resistencia que opone un objeto a sufrir cualquier cambio en su estado.

2. Peso.- Fuerza de atraccin gravitatoria entre un objeto y la tierra.

El peso est determinado por dos factores adems de la masa del cuerpo.

a) Masa de la tierra.

b) La distancia entre el objeto y el centro de la tierra.

Nota: El peso de un objeto es mayor por lo tanto en el polo norte o en el sur que en el Ecuador.

3. Extensin.- Ligada a la cantidad de masa del cuerpo.

4. Impenetrabilidad.- Dos o ms objetos no pueden ocupar el mismo espacio.

5. Discontinuidad o Porosidad.- El tipo de constituyentes al igual que las fuerzas de atraccin y repulsin determinan el

grado de porosidad.

6. Indestructibilidad.- La materia slo se transforma.

7. Divisibilidad.- Se pueden dividir en partes cada vez ms pequeas.

Propiedades Fsicas Particulares de la Materia

Son inherentes a cada tipo de sustancia, permitiendo distinguir una de otra.

1) Densidad.- Definida como la masa por unidad de volumen de la sustancia.

2) Dureza.- Resistencia del cuerpo a ser rayados. (slidos)

3) Maleabilidad.- Capacidad que tienen algunos cuerpos slidos (metales) de formar lminas. Dependen de su arreglo

interno. Ejemplos: Cobre, Plata, Oro, etc.

4) Elasticidad.- Propiedad que tienen algunos cuerpos de cambiar su forma cuando se aplica una accin (fuerza) y de

recuperarla cuando esta es retirada.

5) Color.- Tiene relacin con la interaccin de la radiacin electromagntica con la materia y tambin depende de los

constituyentes y su ordenamiento.

Propiedades Qumicas de la Materia

Capacidad de la sustancia para formar otras nuevas; mediante la interaccin de stas.

Ley de Conservacin de la Materia

No hay un aumento o prdida de masa durante un cambio qumico.

A + B AB

mA + mB mAB

Clasificacin de la Materia

Sustancias Puras

- Composicin fija.

- No se puede separar por medios

fsicos.

- Temperatura constante durante el cambio de estado.

Mezclas

- Composicin variable.

- Pueden separarse por medios

fsicos.

- Temperatura variable durante el cambio de estado.

Elementos

- Sustancias ms

simples.

- No pueden

descomponerse.

Ejm: H; O; Cu; Ag, etc

Compuestos

- Constituidos por dos o

ms elementos

diferentes.

- Pueden

descomponerse

(separarse por medios

qumicos)

Ejm: CH4; NaCl, etc

MATERIA

Heterogneas

- Mezclas

heterogneas.

- Constituidas por dos o

ms componentes.

- Presentan

generalmente dos o

ms fases.

Ejm: S(s); Fe(s), NaCl(s), etc

Homogneas

- Mezclas uniformes.

- Constituidas por dos o

ms componentes.

- Presentan fase

simple.

Ejm: Aire

Estas Fundamentales de la Materia

1. Slido.- Predomina la fuerza de cohesin.

Fcoh Frep

Tienen: forma, volumen, presentan rigidez.

2. Lquido.- La fuerza de cohesin y repulsin presentan intensidades similares.

Fcoh Frep

Tienen: volumen constante, forma variable, son elsticos, adopta la forma del recipiente que lo contiene, no se pueden

comprimir, presentan fluidez.

3. Gaseoso.- Predomina la fuerza de repulsin intermolecular sobre la fuerza de cohesin.

Frep Fcoh

Tienen: volumen variable; ocupan el mximo espacio del lugar donde se encuentran, presentan fluidez, son

compresibles.

Esquema de Cambios de Estado de la Materia

ENERGA

Definicin.- Capacidad de realizar trabajo o transferir calor. Se conocen diversas formas de energa; mecnica, calorfica y

luminosa.

Tipos de Energa

1. Cintica

Se debe a la capacidad de movimiento de los cuerpos

2. Potencial

Es lo que posee el cuerpo debido a su composicin o posicin.

Epot = Fxd

En Qumica tenemos

a) Reaccin Exotrmica

Cuando ocurre desprendimiento de calor como consecuencia del fenmeno qumico.

Ejemplo: 2K(s) + 2H2O(ac) 2KOH(ac) + H2(g) + calor

b) Reaccin Endotrmica

Cuando se requiere de calor para que el fenmeno qumico ocurra.

Ejemplo: 2kClO3(s) + calor 2KCl(s) + 3O2(g)

Ley de Conservacin de Energa

La energa no se crea ni se destruye slo se transforma

Ley de Conservacin de la Materia y Energa

Fue establecida por Albert Einstein en 1905 mediante la siguiente expresin.

E = mc2

C = Velocidad de la luz en el vaco (3 x 1010cm/s)

m = Masa en gramos

E = Energa en ergios

La cantidad combinada de la materia y la energa en el universo es constante

Fenmenos Fsicos y Qumicos

Son los cambios o transformaciones que sufre la materia.

1. Fenmenos Fsicos

Alteracin de las propiedades fsicas del cuerpo sin producirse un cambio en su composicin.

Ejemplo: cambio de estado de un cuerpo (H2O)

2. Fenmenos Qumicos

Cuando existe transformacin completa de un cuerpo, tambin denominado reaccin qumica.

Ejemplo: C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g)

MEDICIONES

Utilizando diferentes instrumentos se pueden medir las propiedades de una sustancia.

i) Longitud, con una cinta mtrica.

ii) Volumen, con la probeta, pipeta, buseta, etc.

iii) Masa, con una balanza.

iv) Temperatura, con el termmetro.

Estos instrumentos proporcionan mediciones de propiedades macroscpicas que pueden determinarse directamente. Las

propiedades microscpicas, en la escala atmica o molecular se determinan indirectamente.

Una cantidad medida suele describirse como un nmero con una unidad apropiada. Las unidades son esenciales para expresar

correctamente las mediciones.

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

En 1960 la Conferencia General de Pesos y Medidas que es la autoridad internacional en cuanto a unidades propuso el

Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI del francs Systeme Internacionale dUnites).

UNIDADES BSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL

Magnitud Nombre de la Unidad Smbolo

1.- Longitud metro m

2.- Masa kilogramo Kg

3.- Tiempo segundo s

4.- Corriente elctrica amperio (ampere) A

5.- Temperatura kelvin K

6.- Cantidad de sustancia mol mol

7.- Intensidad luminosa candela cd

Todas las dems unidades de medicin se derivan de ellas.

Las mediciones que se utilizan frecuentemente en el estudio de la qumica son las de tiempo, masa, volumen, densidad y

temperatura.

MASA Y PESO

Estos trminos suelen usarse indistintamente, en sentido estricto se trata de cantidades diferentes.

La masa es una medicin de la cantidad de materia en un cuerpo.

El peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo. El proceso de medir la masa se llama pesada.

PREFIJOS USADOS CON LAS UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL

Prefijo Smbolo Significado Ejemplo

tera T 1000000000000 1012 1 termetro (Tm) = 1 x 1012m

giga G 1000000000 109 1 gigametro (Gm) = 1 x 109m

mega M 1000000 106 1 megmetro (Mm) = 1 x 106m

kilo K 1000 103 1 kilmetro (Km) = 1 x 103m

deci d 1/10 10-1 1 decmetro (dm) = 0,1m

centi c 1/100 10-2 1 centmetro (cm) = 0,01m

mili m 1/1000 10-3 1 milmetro (mm) = 0,001m

micro 1/1000000 10-6 1 micrmetro ( m) = 1 x 10-6m

nano n 1/1000000000 10-9 1 nanmetro (nm) = 1 x 10-9m

pico p 1000000000000 10-12 1 picomtro (pm) = 1 x 10-12m

Masa 1kg =1000g = 1 x 103g

VOLUMEN

La unidad de longitud del SI es el metro (m) y la unidad derivada de SI para volumen es el metro cbico (m3).

Los qumicos suelen trabajar con volmenes mucho ms pequeos, como el centmetro cbico (cm3) y el decmetro cbico

(dm3).

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

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

Otra unidad de volumen muy usada es el litro (L). Un litro es el volumen que ocupa un decmetro cbico.

Un volumen de un litro es igual a 1000 mililitros (mL) 1000 cm3.

1 L = 1000mL 1mL = 1cm3

= 1000 cm3

= 1 dm3

DENSIDAD

m = masa = volume

La unidad derivada del SI es (Kg/m3). Unidad muy grande para muchas aplicaciones qumicas.

Unidad

Slidos y lquidos (g/cm3)

Gases (g/L)

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

1g/L = 0,001g/mL

ESCALA DE TEMPERATURA

0

32

492

-273

-460

0

RELACIN DE LAS ESCALAS

NOTACIN CIENTFICA

N x 10n

N es un nmero entre 1 y 10.

n el exponente, es un entero positivo o negativo.

Se dice que todo nmero expresado de esta manera est escrito en notacin cientfica.

Para la notacin cientfica, se requiere encontrar n. Hay que contar el nmero de lugares que debe moverse el punto decimal

para obtener el nmero N (que est entre 1 y 10). Si el punto decimal debe moverse a la izquierda, n es un entero positivo, y

si debe desplazarse a la derecha n es un entero negativo.

Ejemplos

i) 452,361 en notacin cientfica

452,361 = 4,52361 x 102 n = 2

ii) 0,0000000234 en notacin cientfica

0,0000000234 = 2,34 x 10-8 n = -8

Nota:

iii) Nmeros que no se expresan en notacin cientfica 72,4 x 100 (n = 0) equivale a 72,4.

iv) Notacin cientfica de 72,4 es 7,24 x 10 y no 7,24 x 101.

ADICIN Y SUSTRACCIN

Temp. eb. (H2O) 373

Temp. congelacin

(H2O) 273

0

Kelvin Celsius Fahreuheit Rankin

K 100 C 212 F 672 R

Cero

absoluto

Se escribe cada cantidad, por ejemplo N1 y N2 con el mismo exponente n. Luego se efecta la operacin entre N1 y N2 sin que

cambien los exponentes.

Ejemplos

i. (5,3 x 104) + (1,4 x 104) = 6,7 x 104

ii. (2,41 x 104) + (4,3 x 103) = (2,41 x 104) + (0,43 x 104)

= 2,84 x 104

iii. (3,21 x 10-2) (1,10 x 10-3) = (3,21 x 10-2) (0,11 x 10-2)

= 3,10 x 10-2

MULTIPLICACIN Y DIVISIN

Multiplicar de la manera usual N1 por N2 y los exponentes se suman.

En la divisin se divide de manera usual N1 entre N2 y luego se restan los exponentes.

Ejemplos

i. (4,0 x 104) x (3,0 x 103) = (4,0 x 3,0)(104+3)

= 12,0 x 107 = 1,2 x 105

ii. (5,0 x 10-6) x (6,0 x 103) = (5,0 x 6,0)(10-6 x 103) = 30 x 10-3

= 3,0 x 10-2

iii.

iv.

CIFRAS SIGNIFICATIVAS

Son los dgitos significativos en una cantidad medida o calculada. Al usar las cifras significativas, se da por entendido que el

ltimo dgito es incierto.

Por ejemplo, podra medirse el volumen de cierto lquido con una probeta graduada con una escala tal que la incertidumbre en

la medicin es de 1mL. Si el volumen resulta ser 8mL, entonces el volumen real se ubica en el intervalo de 7mL a 9mL. Ese

volumen se representa como (8 1) mL. En este caso, existe una sola cifra significativa (el dgito 8) con incertidumbre de

ms o menos 1 mL. La magnitud de tal incertidumbre depende del dispositivo de medicin usado.

LINEAMIENTOS PARA EL USO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS

1. Todo dgito que no sea cero es significativo. Ejemplo 243m tiene tres cifras significativas 5,234 kg tiene cuatro cifras

significativas.

2. Los ceros entre dgitos distintos de cero son significativos. As 202cm tiene tres cifras significativas 30,402 kg posee

cinco cifras significativas.

3. Los ceros a la izquierda del primer dgito distinto de cero no son si gnificativos.

Ejemplo 0,07L tiene una cifra significativa; 0,0000233g, tiene tres cifras significativas.

4. Si un nmero es mayor que la unidad todos los ceros escritos a la derecha del punto decimal se considera como cifras

significativas. Ejemplo 3,0 mg tiene dos cifras significativas. 30,052 cinco cifras significativas 2,040 dm cuatro cifras

significativas.

En el caso de nmeros menores que la unidad son significativos slo los ceros que estn al final del nmero y los que

aparecen entre dgitos distintos de cero.

Ejemplo 0,080kg tiene dos cifras significativas

0,4014min tiene cuatro cifras significativas

0,00320m tiene tres cifras significativas

5. En cuanto a nmeros que no incluyen el punto decimal, los ceros que estn a la derecha (es decir, despus del ltimo

dgito distinto de cero) podran ser significativos o no.

As 500m tendra una cifra significativa (el dgito es 5) dos (50) o tres (500). Es imposible afirmar cul de esas opciones

es la correcta sin ms informacin. La notacin cientfica evita la ambigedad. Es posible expresar

5 x 102 una cifra significativa

5,0 x 102 dos cifras significativas

5,00 x 102 tres cifras significativas

EJERCICIOS

Determine el nmero de cifras significativas en las mediciones siguientes:

a) 263cm b) 4,01g c) 0,624m d) 0,042kg

e) 1,310 x 1022 tomos f) 5000mL

Solucin:

a) tres b) tres c) tres d) dos

e) cuatro f) puede ser: 5,000 x 103 cuatro cifras significativas

5,00 x 103 tres cifras significativas

5,0 x 103 dos cifras significativas

5 x 103 una cifra significativa

REGLAS ESPECIFICAS COMO MANEJAR LAS CIFRAS SIGNIFICATIVAS

1) En la adicin y sustraccin, la respuesta no puede tener ms dgitos a la derecha del punto decimal que los presentes

en los nmeros originales.

79,332

+ 1,1 un dgito despus del punto decimal

80,432 se redondea a 80,4

3,097

- 0,12 dos dgitos despus del punto decimal

2,977 se redondea a 2,98

2) En la multiplicacin y divisin, el nmero de cifras significativas es el producto o cociente final se determina con

base en el nmero original que tenga la menor cantidad de cifras significativas.

Ejemplos

3,504 x 1,8 = 5,3072 se redondea a 5,3

3) Tenga en mente que puede considerarse que los nmeros exactos obtenidos de definiciones o al contar el nmero de

objetos poseen un nmero infinito de cifras significativas.

Ejemplos

1pulg = 2,54cm

En clculos que implican la conversin de pulgadas a centmetros 1 y 2,54 se manejan como si tuvieran un nmero

infinito de cifras significativas.

EXACTITUD Y PRECISION

- Exactitud indica cun cerca est una medicin del valor verdadero de la cantidad medida.

- Precisin se refiere a cun estrechamente concuerdan entre s dos o ms mediciones de la misma cantidad.

Ejemplo

Nota:

a) Buena exactitud y precisin

b) Poca exactitud y buena precisin

c) Poca exactitud y poca precisin