Química
Parte de la ciencia que se ocupa del estudio de la composición, estructura, propiedades y
transformaciones de la materia y su energía asociada.
Materia
es cualquier cosa
que tenga masa y
ocupa espacio
Ejemplos:
•Aire
•Alimentos
•Rocas
•Vidrio
IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA
La quimica es una ciencia central, porque sirve de apoyo a otras ciencias como
la física, la biología, la geología, la petroquímica, etc. Además permite satisfacer
las necesidades humanas en diferentes áreas o campos de la actividad humana,
por ejemplo:
1) En medicina: La química ayuda con la síntesis de diferentes fármacos
(antibióticos, analgésicos, antidepresivos, vacunas, vitaminas, hormonas,
radioisótopos, etc), para el tratamiento de muchas enfermedades y para el
mejoramiento de la salud en general.
2) En nutrición: La química permite sintetizar sustancias llamadas saborizantes y
colorantes para mejorar ciertas propiedades de los alimentos, y de ese modo
puedan ingerirse con facilidad; los preservantes para que los alimentos no se
deterioren en corto tiempo; también la química determina las sustancias vitales
que requiere el organismo (minerales, vitaminas, proteínas, etc)
3)En medio ambiente: Ayuda en el tratamiento y control de sustancias
contaminantes que afectan a nuestro ecosistema (agua, suelo y aire), y en la
asistencia de desastres ecológicos tales como derrames de petróleo, caída de
lluvia ácida, incendios forestales, etc.
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
DE ACUERDO A LA COMPOSICIÓN
Compuesto es cualquier sustancia pura que se pueden descomponer por medios químicos en dos o más
sustancias diferentes y más simples.
Elemento es cualquier sustancia pura que no se puede descomponer en algo más simple. Tiene un solo tipo de
átomo
Sustancia pura materia con composición física y propiedades características.
Átomo de
hidrógeno
Átomo de
hidrógeno
SUSTANCIAS PURAS
Elementos y Compuestos
Sal Común (NaCl) Hierro
Mezclas: son combinaciones de dos o más sustancias en las que cada una conserva su propia identidad química y sus propiedades.
La composición de la mezcla puede variar. Ejemplo Taza de café con azúcar
Mezclas homogéneas: conservan su composición en todas
sus partes y se forman por dos o más sustancias puras.
Uniformes en todos sus puntos.
Ejemplo: aire, solución de azúcar en agua, agua
carbonatada y vinagre.
Mezclas Heterogéneas: .no tienen las misma composición,
propiedades y aspecto en todos sus puntos.
Ejemplo: una mezcla de azufre y hierro
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Disoluciones
Disolvente: componente
mayoritario de la disolución,
que determina si ésta es un
sólido, un líquido o un gas.
Solutos: los demás
componentes de la disolución
Ejemplos:
Disolución de glucosa(sól) en H2O(líq);
glucosa(ac); C6H12O6(ac)
Disolución de metanol(líq) en H2O(líq);
metanol(ac); CH3OH(ac)
Disolución de O2(g) en H2O(líq)
[respiración de peces]
Disolución acuosa de NaCl, KCl, CaCl2 y
C6H12O6
[un suero fisiológico]
SOLUCIONES
SOLUBILIDAD
(S)
Cantidad del STO
Que se puede
Mezclar en el STE.
Factores (alteración de su valor)
g de STO/g de STE Influencia de la Polaridad,
Temperatura
Y la Presión.
Tipos de soluciones
Insaturadas
(STO <S)
Saturadas (STO = S)
Sobresaturadas (STO>S)
Característica
principal
SOLUCIONES Y SUS PROPIEDADES
Mezclas Heterogéneas
Sus componentes no están mezclados
uniformemente; son inmiscibles. Se observan varias
fases.
Suspensiones: Conformada por una fase sólida
insoluble en la fase dispersante líquida, por lo cual
tiene un aspecto opaco. Ejemplo: Arcilla, tinta china
(negro de humo y agua), pinturas al agua, cemento,
mezcla de agua-arena.
Solución verdadera
Coloides Suspensiones
Tipo partícula
Iones, moléculas pequeñas
Partículas, macromoléculas
Partículas grandes
Tamaño partícula
0.1-1nm 1-100 nm 100 nm y mayores
Tamaño comparativo de solutos dispersos a nivel molecular o coloidal:
CLASES DE MEZCLAS
Mezclas Homogéneas Mezclas Heterogéneas
Sistemas coloidales
Sistemas con tamaño de partícula de soluto entre 1 y 100 nm.
1 = micron= 1 x 10-4 cm
1 nm= nanómetro = 1 x 10-9 m
1Å = Amstrong = 1 x 10-10 m = 1 x 10-8 cm
Partículas de soluto dispersas en medio dispersor o dispersante
Qué se dispersa? partículas pequeñas o moléculas “grandes”
Dispersión molecular
Ej. NaCl en agua COLOIDES
Dispersión gruesa
Ej. Arena en agua de mar
Límites arbitrarios
Tipos de dispersiones coloidales
Medio dispersor
Fase dispersa
Nombre Ejemplos
Gas Líquido Aerosol Niebla
Gas Sólido Aerosol Humo
Líquido Gas Espuma Crema batida
Líquido Líquido Emulsión Mayonesa
Líquido Sólido Suspensión Leche magnesia
Sólido Sólido Sol sólido Aleaciones
Al hacer pasar un rayo de luz a través de una
dispersión coloidal, el rayo de luz se ve en forma clara y
nítida al atravesar el coloide, fenómeno que no sucede
en una solución.
Propiedades ópticas: Efecto Tyndall
Este efecto se debe
a que las partículas
coloidales son lo
suficientemente
grandes como para
dispersar la luz.
Sistemas coloidales
Para obtener una sustancia pura es necesario separar de una mezcla.
Está separación se basa en las diferencias de las propiedades físicas y químicas de los componentes de la mezcla.
Existen distintas separaciones: - Decantación - Filtración - Destilación - Tamizado
Separación de mezclas
SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Tipos de separación:
Tamizado Destilación Decantación
Filtración
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
EN BASE A SU ESTADO FÍSICO
Estado Forma Volumen Partículas Compresibilidad
Sólido Definida Definido
Unidas
rígidamente;
muy
empacadas
Muy pequeña
Líquido Indefinida Definido Móviles,
unidas Pequeña
Gaseoso Indefinida Indefinido
Independientes
y
relativamente
lejanas entre sí
Alta
EJEMPLOS DE MATERIA EN
BASE A SU ESTADO FÍSICO
Oxigeno
Vapor de agua
Cera de vela
Alcohol
Gas
Gas
Sólido
Líquido
CAMBIOS FISICOS Y QUÍMICOS DE LA
MATERIA
CAMBIOS FISICOS
- No varia la composición química de la
materia
- Lo que se tiene al principio se tiene al final
- No se forman nuevas sustancias.
Ejemplo:
hielo agua vapor
CAMBIOS FISICOS
Fusión Vaporización
Solidificación Condensación
Sublimación
Sólido Líquido Gaseoso
CAMBIOS FISICOS Y QUÍMICOS DE LA MATERIA
CAMBIOS QUÍMICOS
- Alteran la composición química de la materia.
- Dan origen a otras sustancias.
Ejemplo:
Cl + Na (NaCl)
Cambios químicos o reacciones químicas:
*Se forman nuevas sustancias. Las propiedades de las nuevas sustancias son diferentes de las sustancias anteriores. En un cambio químico - puede producirse un gas, - puede haber desprendimiento de calor, - puede ocurrir un cambio de color o - puede aparecer una sustancia insoluble. Los elementos pueden sufrir cambio químico para producir compuestos
nuevos: Ejemplo:
Cl + Na (NaCl)
Son modificaciones que se pueden observar solo cuando se presenta un cambio en la composición de una
sustancia
PROPIEDADES FISICAS Y QUÍMICAS
Nos permiten identificar o caracterizar una sustancia de otras
Propiedades de la materia.
Propiedades físicas: se pueden observar sin cambiar la composición de la sustancia
- color, olor, sabor, densidad, punto de fusión y punto de ebullición.
Propiedades químicas: se observan sólo cuando la sustancia sufre un cambio en su composición.
- Cuando el hierro se oxida, al quemar un papel.
Problema: distinguir entre cambios físicos y químicos
Decidir cual de los siguientes procesos es un cambio físico o químico, y
explicar brevemente
a) Se forma escarcha cuando la temperatura disminuye en una noche
húmeda de invierno
b) El maíz crece a partir de una semilla que es fertilizada y regada
c) La dinamita explota para formar una mezcla de gases
d) La transpiración se evapora cuando se descansa luego de una sesión
de trote.
e) Un clavo se oxida
Más problemas......
1) Identificar cual de las siguientes sustancias es una sustancia pura o una mezcla
a) Sal, NaCl
b) Aire
c) Bronce
d) H2O
e) Cerveza
2) Identificar cuales de las siguientes sustancias puras son elementos y cuales
compuestos.
a) Mercurio
b) Óxido (oxido de hierro)
c) Aluminio
d) Diamante
Y seguimos.....
3) Identificar cuáles de las siguientes mezclas son
homogéneas y cuáles heterogéneas
a) Sopa
b) Agua y Nafta
c) Azúcar disuelta en agua.
4) Determinar cual de las siguientes propiedades son
físicas y cuales son químicas
a) El tecnopor flota en el agua
b) El azúcar se vuelve caramelo cuando se calienta
c) El hierro se disuelve en ácido clorhídrico, liberando H2
d) Un clavo de hierro es atraído por un magneto
RELACIÓN ENTRE MATERIA Y ENERGÍA
El movimiento de los constituyentes de la materia, los
cambios químicos y físicos y la formación de nuevas
sustancias se originan gracias a cambios en la energía del
sistema; conceptualmente, la energía es la capacidad para
realizar un trabajo o transferir calor; la energía a su vez se
presenta como energía calórica, energía mecánica, energía
química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de
energía pueden ser además potencial o cinética. La
energía potencial es la que posee una sustancia debido a su
posición espacial o composición química y la energía
cinética es la que posee una sustancia debido a su
movimiento.