1 QUIMICA BASICA INTRODUCCION 1. Química.Es la ciencia natural que estudia la materia en su estructura, composición, propiedades, transformaciones y las leyes que rigen a estas transformaciones. 2. Ramas.a. General: Estudia los fenómenos de la naturaleza b. Inorgánica: estudia las sustancias de la materia sin vida c. Orgánica: Se ocupa de las sustancias de la materia con vida d. Analítica: Estudia la composición y estructura de la materia. Puede ser Cualitativa y Cuantitativa e. Bioquímica: Estudia los procesos químicos en los seres vivos f. Físico-Química: Se ocupa de los fenómenos comunes a ambas ciencias g. Radioquímica: Se ocupa de los elementos radioactivos y sus transformaciones. 3. Breve Historia de la Química.a. Edad antigua b. Egipto c. Grecia d. Perú e. Alquimia f. Iatroquímica g. Teoría del Flogisto h. Lavoisier i. Química Orgánica j. Química Moderna 4. Objetivos.a. Comprender el concepto de química y su importancia b. Comprender el concepto de materia y su estructura c. Interpretar las reacciones que se producen entre los cuerpos y las leyes que los rigen 5. Operaciones.a. Análisis o descomposición de sustancias 2H 2O E 2H 2 O2 b. Síntesis o formación de sustancias N2 3H 2 2NH 3 6. 7. 8. 9. Procedimiento.a. Observación: consiste en recoger información b. Experimentación: Crea situaciones controladas Método científico.a. Observación b. Hipótesis c. Experimentación d. Análisis e interpretación de resultados e. Conclusión f. Comunicación Importancia.a. Desarrollo científico y tecnológico b. Síntesis de sustancias c. En agricultura: preparación de insecticidas, abonos d. En energía: Nuclear, petróleo y derivados e. Medicina: Combate de enfermedades Materiales de Laboratorio.a. Vidrio b. Porcelana c. Metal d. Madera e. Reactivos f. Aparatos y equipos 2 3 10. Tareas para la clase 11. Tareas para la casa MAGNITUD 1. Concepto.- Es todo aquello que es susceptible de medirse Ejemplos: Longitud Tiempo Velocidad Área Temperatura 4 2. 3. 4. Fuerza Aceleración Unidad de Medida.- Es un fragmento de una determinada magnitud que se emplea como patrón para medir Ejemplo: longitud Metro Tiempo Segundo Masa Gramo Medir.- Es la operación por la cual se averigua cuantas veces está contenida una unidad en una magnitud. Si la mesa mide 3 m La unidad metro está contenida tres veces. Sistemas de Unidades.Conjunto de unidades para cada magnitud Sistemas empleados MÉTRICO INGLES Absoluto CGS MKS Técnico Absoluto Técnico L cm m m pie pie M g kg UTM lb slug T s s s s s F dina Newton Kg-f Poundal lb-f Magnitud Física Angulo Plano Angulo Sólido Sistema Internacional.- Establecido en octubre de 1971 en la Conferencia General de Pesas y Medidas. Usada en Ciencia y Técnica -Estructura del SI *Unidades de Base: 7 * Unidades Suplementarias: 2 * Unidades Derivadas: muchas Tienen múltiplos y Submúltiplos: usan Prefijos UNIDADES DE BASE Magnitud Física Longitud Masa Tiempo Intensidad de corriente eléctrica Temperatura Termodinámica Intensidad Luminosa Cantidad de Sustancia Unidad de Base Metro Kilogramo segundo Ampere Símbolo Kelvin K Candela cd mol mol m s kg A Símbolo radián estereorradián rad sr UNIDADES DERIVADAS Magnitudes Físicas Area Volumen Densidad Velocidad Fuerza Presión Unidades símbolo metro cuadrado metro cúbico kilogramo por metro cúbico metro por segundo Newton Pascal m2 m3 kg/m3 m/s N Pa PREFIJOS para: Múltiplos: 18 exa 5. Unidades 15 peta 12 tera 9 giga 6 mega 3 kilo 2 hecto 1 deca Submúltiplos: deci 1 centi 2 mili 3 micro 6 nano 9 pico 12 Equivalencias: Longitud 1m = 10 dm = 102 cm = 103 mm 1 yd = 3 pie = 36 pulg = 91.44 cm 1 pie = 12 pulg = 30.48 cm 1 pulg = 2.54 cm 1 angstrom = 1 A° = 10-8 cm 1 micra= 1 µ = 10-4 cm 1 milla terrestre = 1609 m 1 milla marina = 1852 m Masa 1 kg = 103 g = 2.2 lb 1 lb = 16 onz = 435.6 g 1 tonelada métrica = 1000 kg = 2200 lb 1 onz = 23.35 g Tiempo 1 día = 24 horas = 1440 min = 86400 s 1 h = 60 min = 3600 s 1 min = 60 s UNIDADES SUPLEMENTARIAS Volumen y capacidad femto 15 atto 18 5 1 m3 = 103 dm3 = 106 cm3 = 109 mm3 1 l = 103 ml = 1 dm3 = 103 cm3 1 ml = 1 cm3 1 galón USA = 3,785 l 1 galón inglés = 4.545 l Conversiones de unidades: 340 onz a lb Regla de tres: 1 lb 16 onz x lb 340 onz x 1lbx340onz 16onz x = 21,25 lb 340onzx 1lb 16onz 21,25 lb EJERCICIOS -Se caracteriza por el empleo de: Números entre 1 y 10 con exponente 10 -Los científicos emplean esta notación científica como datos cuantitativos para: a. Dimensiones astronómicas Velocidad de la luz: - 299 799 000 m/s - 2,9979 x 108 m/s - 3 x 105 km/s b. Cantidades infinitamente pequeñas: Masa de un electrón: 0,00000000000000000000000000000009 1091 kg 9,1091 x 10-31 kg A x 10 n Ejemplos de casos: I. Sólo debe aparecer un dígito a la izquierda de la coma decimal: 32 = 3,2 x 10 68 000 = 6,8 x 104 II. Si la coma se mueve a la derecha el exponente es negativo: 0,00043 = 4,3 x 10-4 0,0000003 = 3 x 10-7 a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l. 720 yd a pie: 2160 pie 15 kg a onz 528 onz 220 Å a nm 22 nm 4,5 l a cm3 4500 cm3 9 km a m 9000 m 8324 cm a pie 273,09 pie 325 lb a kg 147,72 kg 2521 ml a cm3 2521 cm3 2 2 17,25 cm a m 0,001725 m2 0,5 kg a g 500 g 3,5 día a min 5040 min 45,3 pie a pulg 543,6 pulg 15 Tm a km = 15 000 000 000 km 15Tmx 1000Gm 1000Mm 1000km x x 1Tm 1Gm 1Mm MEDICIONES CIENTIFICAS 1. Notación Científica -Representación Matemática III. Si la coma se mueve a la izquierda el exponente es positivo: 7500000 = 7,5 x 106 IV. Si la coma decimal no sufre variación el exponente es cero: 3,45 = 3,45 x 100 OPERACIONES MÁS USUALES SUMAS Y RESTAS a. Si los exponentes de base 10 son iguales: - Se suman o restan y se considera la base 10 como: término semejante 3,2 x103 2,4 x103 8,6 x103 9,4 x103 3,2 – 2,4 + 8,6 = 9,4 x 103 5,2 x104 3,6 x104 1,5x104 3,1x104 6 b. Si los exponentes de base 10 no son iguales -Deben igualarse antes de sumar o restar -La igualación debe hacerse al mayor exponente 4 x103 6 x104 8 x102 0,4 x104 6 x104 0,08x104 6,32x104 3x107 4,5 x106 6,9 x105 0,03x105 0,45x105 6,9 x105 6,48x105 MULTIPLICACION Y DIVISION -Los coeficientes se multiplican o dividen -Los exponentes se suman en la multiplicación y se restan en la división. Ejemplo: Ejemplo: (4 x105 ) 2 42 5x2 16x1010 1,6 x1011 (2,5 x103 )3 2,53 3 x3 15,625x109 1,5625x108 RAICES (3,5 x105 )( 6,2 x103 )( 2,4 x102 ) 5,208x1011 Se extrae la raíz del coeficiente luego se divide el exponente de la base 10 entre el índice de la raíz. Ejemplo 1,6 x107 16x106 3,5 x6,2 x 2,4 52,08 4 x103 5 3 2 10 52,08x1010 16 4 623 (4 x106 )( 7 x108 ) (2 x109 ) Si el exponente es fraccionario: (28x1014) (2 x109 ) (4 x102 )1 / 2 4 x10 4 x7 28 28 2 14 6 8 14 14 9 5 14x105 1,4 x10 4 En caso de presentarse multiplicaciones y divisiones sucesivas, primero se resuelven las multiplicaciones y luego las divisiones POTENCIACION Se eleva el coeficiente a la potencia indicada El exponente de la base 10 se multiplica por el N° de la potencia. 2 2 x101 4 2 2 2 1 (2,5 x105 ) 4 / 3 3 (2,5 x105 ) 4 3 3 39,0625x1020 3,90625x1021 1,57x107 (6 x103 ) 2 / 3 3 (6 x103 )2 3 36x106 3,30x102 Ejercicios sobre Notación Científica: LA MATERIA 1. Toda Realidad objetiva del Universo Impresiona nuestros sentidos 7 2. Tiene masa y ocupa un lugar en el espacio Ejemplo: aire, rocas, agua Clases: a. Homogénea Elementos: 105 Compuestos -Inorgánicos: 400 mil -Orgánicos: 3 millones b. Heterogéneas: Mezclas -Homogéneas: *Soluciones *Suspensiones *Emulsiones *Coloides -Heterogéneas d. MATERIA -cuerpo -partícula -molécula -átomo Dilatación Particulares: Dureza Tenacidad Maleabilidad Ductibilidad Elasticidad: -Flexión -Torsión -Tracción Expansibilidad Compresibilidad Viscosidad Temperatura PROPIEDADES SUSTANCIA ELEMENTO 3. MEZCLA Generales Específicas Físicas Químicas Extensivas Intensivas COMPUESTOS Propiedades.a. Físicas: Forma, color, lustre, dureza, masa, volumen, densidad, solubilidad, olor, sabor, peso, estado físico b. Químicas: Cambios, Oxidación, descomposición, combustión, fermentación. c. Generales: Extensión Masa Peso Inercia: -Reposo -Movimiento Atracción: -Gravitacional -Gravedad -Adhesión -Cohesión -Afinidad Indestructibilidad Impenetrabilidad Porosidad (Discontinuidad) Divisibilidad 4. Estados Físicos.En el interior del cuerpo hay dos fuerzas: Cohesión y Repulsión, las que generan los estados físicos. *Estados Condensados a. Sólido: C > R, forma y volumen definidos b. Líquido: C = R, Forma: variable y Volumen : Definido c. Gaseoso: R > C, Forma y volumen variables. A los líquidos y Gases también se les denomina fluidos d. Plasmático: Es cuando los gases están sometidos a altas temperaturas, se encuentran ionizados, también hay mezclas de iones y electrones libres. Hay en la superficie solar a unos 20 millones de grados y en el interior de los volcanes. Fugaz en las explosiones nucleares. 8 5. Cambios de Estado Físico.- Se dan por incremento o disminución de calor 3 1 2 SÓLIDO LIQUIDO 4 GASEOSO 5 6 1.- Fusión: SL 2.- Vaporización: L G 3.- Sublimación P: S G 4.- Solidificación: L S 5.- Condensación: G L 6.- Sublimación R: G G * Otros pasos: Evaporación, Ebullición, Volatilización, Licuación. 6. Actividad SISTEMA MATERIAL Es cualquier combinación de materia cuyos límites se encuentran definidos La materia se encuentra en forma de mezclas complejas de sustancias Clasificación: Según la presentación a la vista: a. Homogéneo: Es completamente uniforme. Ejemplo: Gas, Mezcla gaseosa, Líquido o sólido, solución (disuelto otro cuerpo) b. Heterogéneo: No es uniforme, consiste en dos o más partes homogéneas separadas por superficies delimitadoras. Se observan fases: Fase: Una parte homogénea de este sistema, tiene propiedades físicas, químicas y composición definidas, separada por una superficie llamada Interfase. Ejemplo: agua + hielo + vapor Una solución es una fase no hay superficies delimitadas: azufre rómbico y monoclínico. Según el Número de fases se puede clasificar el Sistema en: 1. Sistema monofásico: Ejemplo: Solución Líquida: Agua + sal Gas: Oxígeno Mezcla gaseosa: Aire Sólido Homogéneo: Hierro 2. Sistema Bifásico: Ejemplo: Agua + pedazos de hielo Agua + aceite 3. Sistema Trifásico: Ejemplo: Agua+hielo+vapor Agua+aceite+mercurio Componente: sustancia química diferenciable de las otras del sistema Según el número de componentes el sistema puede ser: 1. Sistema Unitario: Formado por un solo componente. Ejemplo: Sistema trifásico: agua+hielo+vapor (H2O) 2. Sistema Binario: Tiene dos componentes. Ejemplo: Agua + Vinagre (H2O + CH3-COOH) 3. Sistema Ternario: Posee tres componentes Ejemplo: Sistema monofásico agua+vinagre+alcohol H2O + CH3-COOH + CH2OH-CH3 Constituyente: Es toda clase de átomo que presenta el sistema. Ejemplo: 1. Sistema trifásico unitario: Agua+hielo+vapor los constituyentes son: H y O 2. Sistema Monofásico Binario: Agua + cloruro de sodio tiene cuatro constituyentes: H, O, Cl y Na ENERGIA 1. Definición: Todo aquello capaz de realizar un trabajo. Ejemplos: -Colocar un objeto en un estante -Una pelota que golpea un vidrio 2. Formas: a. Potencial: La posee un cuerpo en reposo: Ep= trabajo acumulado = F.d F = Peso del cuerpo d = Altura luego: Ep = P.h = m.g.h m = masa kg g = gravedad 10 m/s h = altura m 9 b. Ep = Energía Potencial P = Peso del cuerpo Cinética: La tiene un cuerpo que esta en movimiento. Se pone de manifiesto al adquirir velocidad el cuerpo Ec 3. 4. 5. 6. 7. m.v 2 2 Ec = Energía Cinética m = masa v = velocidad Unidades: h=m g = m/s2 P = kg m = kg E = Joule = kg.m/s2.m Unidad de medida: Joule = Es el trabajo producido por una fuerza equivalente a un Newton ( Unidad de peso ) que se desplaza un metro Energías Alternativas: a. Hidráulica b. Mareas c. Geotérmica d. Eólica e. Biomasa f. Otras formas: -Química -Eléctrica -Magnética Conservación de la energía: Lavoisier “La energía no puede crearse ni destruirse, solo convertirse de una en otra forma” Transformación de la Energía: Agua evaporación lluvia Almacenada Turbinas Eléctrica: Aparatos E Potencial Pelota E. Cinética en partido de Fútbol E. Química Gas propano calórica Luminosa Elabora alimentos Otra energía química que produce cambios físicos y químicos