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1. Unidad 1 - Materia-comprimido

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UNIVERSIDAD PERUANA
CAYETANO HEREDIA
Química General
1
CIENCIA
Adquisición de conocimientos y su organización.
El método científico
1. Observación y descripción : Fenómenos.
2. Inducción: la extracción del principio general.
3. Hipótesis:
proponer
observaciones.
la
explicación
de
las
4. Demostración o refutación de la hipótesis.
5. Postulación y verificación de teorías.
2
TECNOLOGÍA
Aplicación de los conocimientos científicos
Sistematización de los medios de producción.
La tecnología surge para RESOLVER
PROBLEMAS técnicos sociales con una
concepción CIENTIFICA
3
Ciencia
Tecnología
Orientada al conocimiento
Orientada a las necesidades
Búsqueda de conocimiento
Soluciones útiles
Soluciona interrogantes
Soluciona problemas prácticos
Inquisidora
Constructiva
4
QUÍMICA
ES UNA CIENCIA EXPERIMENTAL
Estudia la materia.
Describe sus propiedades físicas y químicas, sus cambios.
Variaciones de energía que acompañan a dichos procesos.
MATERIA
Existe independientemente de nuestros sentidos.
Ocupa espacio y tiene masa.
ENERGÍA
Capacidad de hacer trabajo.
No se ve ni ocupa espacio.
Se reconoce por sus efectos.
5
QUÍMICA
Estudia :
• La composición de la materia
6
QUÍMICA
• La estructura de la materia
Benceno
CaCO3
(piedra caliza)
7
QUÍMICA
• La transformación de la materia
Síntesis de la aspirina
H3C
O
OH
OH
O
+
O
O
+
+
H3C
O
O
Ac. Salicílico
H
O
OH
CH3
H3C
OH
O
Anhidrido Acético
Ac. Acetilsalicílico
(Aspirina)
Ac. Acético 8
QUÍMICA: SU PAPEL CENTRAL
La química interacciona con otras
disciplinas científicas.
• Composición y propiedades de los
materiales que nos rodean.
• Interacción de esos materiales con
nosotros.
• Cómo y por qué sufren cambios.
9
QUÍMICA: SU PAPEL CENTRAL
• Mejoramiento de la salud.
• Conservación de los recursos naturales.
• Protección del ambiente.
• Satisfacción de nuestras necesidades:
alimento, vestido, vivienda.
10
Cambios físicos y químicos
Cambios físicos : una sustancia cambia
en su apariencia física pero no en su
composición.
Cambios químicos : llamadas también
reacciones químicas. Una sustancia
se transforma en otra.
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Cambios Físicos
Evaporación del agua
12
Cambios Químicos
Oxidación del hierro
13
Cambios Quimicos
En las combustiones, los átomos de oxígeno que hay en el
aire se unen a los átomos de carbono que hay en la vela y se
forma una nueva sustancia: el dióxido de carbono. Esta
sustancia es gaseosa. Esta reacción química produce además
energía en forma de luz y de calor.
C + O2
CO2 + luz + calor
14
Estados de la materia
GAS : No tiene forma ni volumen definido.
LÍQUIDO: No tiene forma, pero si tiene
volumen definido.
SÓLIDO: Tiene forma y volumen definido.
15
Estados de la materia
Gas
Líquido
Sólido
16
Clases de materia
SUSTANCIAS PURAS: o simplemente sustancias.
Elementos : no pueden descomponerse en sustancias más
simples, como el oxígeno o carbón. Se conocen 115 elementos,
92 de las cuales se encuentran en la naturaleza y los demás
han sido producidos de manera artificial.
Compuestos : se descomponen en sustancias mas simples.
Ejemplo: agua.
Mezclas: Unión de dos ó más sustancias manteniendo su
individualidad.
Homogéneas: uniformes en todas sus partes -- aire, soluciones.
Heterogéneas: no tienen la misma composición en todos sus
partes – rocas, madera.
17
Materia
Mezclas
Sustancias puras
Homogéneas Heterogéneas Compuestos Elementos
18
Sustancias puras
19
Sustancias puras
20
ALOTROPOS o FORMAS ALOTROPICAS
Distintas estructuras en que se pueden presentar los elementos
químicos, por lo que tienen diferentes propiedades.
Ejemplos :
Azufre:
Carbono: Diamante y grafito.
21
Clases de la Materia según su composición
Un compuesto es una
sustancia eléctricamente
neutra y compuesta por
dos o más elementos
diferentes. Un compuesto
binario consiste de dos
elementos, ejemplo el
agua (H2O).
Los compuestos se pueden separar por
métodos químicos en los elementos que los
componen.
22
Clases de la Materia según su composición
Clases de Compuestos
a) Compuestos Moleculares : Existen
como moléculas que constan de dos
o más elementos enlazados
b) Compuestos Iónicos
Existen en forma de cationes y
aniones unidos por la fuerza de sus
cargas positivas y negativas
c) Metales
Elevada conductividad térmica y
eléctrica. Enlace especial (metálico)
semejante al enlace iónico.
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Clases de la Materia según su composición
EJEMPLOS DE COMPUESTOS IÓNICOS
CuSO4
CaO
Ca(OH)2
24
CaSO4
Clases de la Materia según su composición
EJEMPLOS DE ENLACE METALICO
Cobre (Cu)
Aluminio (Al)
25
Clases de la Materia según su composición
Métodos Físicos de Separación
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Propiedades de la Materia
• Son las cualidades y atributos que
podemos utilizar para distinguir una
muestra de materia de otra.
• Por ejemplo el color es una
propiedad que puede ayudarnos a
distinguir entre el azufre (amarillo) y
la plata (blanco)
27
Propiedades de la Materia
Propiedades características de la materia
• FÍSICAS
• QUÍMICAS
Propiedades relacionadas con la masa
• Extensivas
• Intensivas
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Propiedades de la Materia
PROPIEDADES FÍSICAS
•
•
Ej.
Aquellas que caracterizan a las sustancias
puras, y que se pueden medir sin que
varíe
la
constitución
de
la
materia
Dependen principalmente de la naturaleza
de la propia sustancia.
densidad, temperatura
índice de refracción, etc.
de
ebullición,
29
Propiedades de la Materia
Ejemplos de propiedades físicas
Al medir no
alteramos
el anillo
Los minerales
tienen diferente
dureza
El agua es más
densa que el
aceite 30
Propiedades de la Materia
Fenómenos Químicos
◼
Son aquellos que alteran la naturaleza o
identidad de un cuerpo. Siempre originan
una nueva sustancia.
Ejemplos: Combustión, la digestión,
crecimiento de una planta, la oxidación, la
cocción de alimentos.
31
Propiedades de la Materia
EVIDENCIAS DE UN FENÓMENO QUÍMICO
(reacción química)
Liberación o absorción de energía (calor, luz)
◼ Formación de precipitados (sólidos)
◼ Desprendimiento de gases
◼ Aparición
de nuevos colores (nuevas
sustancias)
◼
32
Propiedades de la Materia
PROPIEDADES QUÍMICAS
• Describen la forma en que una sustancia
puede cambiar o reaccionar para formar
otras sustancias
• Es la capacidad de una muestra de materia
para experimentar un cambio en su
composición bajo ciertas condiciones.
• Es la que al medir su valor
necesariamente un cambio químico
origina
• Dependen en mayor parte de la acción de
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una(s) sustancia(s) sobre otra(s).
Propiedades de la Materia
PROPIEDADES QUÍMICAS
Ejemplos:
– Inflamabilidad: Es la capacidad de una
sustancia para arder en presencia de
oxigeno.
– Corrosividad de un metal
– Acidez
– Reactividad
– Etc.
34
Propiedades de la Materia
Energía
• Es la capacidad de realizar un trabajo.
• El trabajo se realiza cuando una fuerza
actúa a lo largo de una distancia.
Así:
• Al levantar un objeto se realiza un trabajo.
• Los gases al expandirse pueden realizar
un trabajo
35
Propiedades de la Materia
Energía
• Los cambios físicos y químicos van
acompañados siempre por cambios de
energía.
• La energía existe en varias formas:
Cinética, potencial, mecánica, luminosa,
calórica, nuclear.
• La relación entre la masa y la energía
viene dada por la ecuación de Einstein:
E = mc2
36
Propiedades de la Materia
Energía
Temperatura
• Es una medida de la energía interna de
las sustancias.
• Determina el flujo de calor.
• Se maneja a diferentes escalas: K, ºC y
ºF.
273K = 0ºC = 32ºF
K = ºC + 273.15
ºC = 5/9(ºF – 32)
37
Propiedades de la Materia
Propiedades intensivas
• Son aquellas que son independientes de la
cantidad de materia observada, es decir son
independientes de su masa.
• Sus valores no son aditivos.
• Son importantes porque suelen utilizarse
para identificar las sustancias.
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Propiedades de la Materia
Propiedades extensivas
• Son aquellas cuyo valor dependen de la
cantidad de materia observada, es decir
dependen de su masa.
• Sus valores son aditivos.
Ejemplo: la longitud, el peso, la energía
total, el volumen, etc.
Las propiedades químicas pueden ser intensivas o extensivas, aunque se prefiere usar las
intensivas.
39
Propiedades de la Materia
Unidades de Medición
Muchas propiedades de la materia son
cuantitativas; están asociadas a números.
Magnitud
Nombre
Símbolo
Longitud
Masa
metro
kilogramo
m
kg
Tiempo
segundo
s
Intensidad de corriente eléctrica
ampere
A
Temperatura termodinámica
Cantidad de sustancia
Intensidad luminosa
kelvin
mol
candela
K
mol
cd
40
Propiedades de la Materia
Factor
Prefijo
Símbolo
Factor
Prefijo
Símbolo
1024
yotta
Y
10-1
deci
d
1021
zeta
Z
10-2
centi
c
1018
exa
E
10-3
mili
m
1015
peta
P
10-6
micro
μ
1012
tera
T
10-9
nano
n
109
giga
G
10-12
pico
p
106
mega
M
10-15
femto
f
103
kilo
k
10-18
atto
a
102
hecto
h
10-21
zepto
z
101
deca
da
10-24
yocto
y
41
Ejercicios
Al realizar las mezclas de la tabla indique
cuando se obtiene un sistema homogéneo y
cuando heterogéneo
aceite alcohol arena
sal
azúcar
agua
42
Ejercicios
Al realizar las mezclas de la tabla indique
cuando se obtiene un sistema homogéneo y
cuando heterogéneo
agua
aceite alcohol arena
sal
azúcar
HET
HOM
HOM
HOM
HET
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Ejercicios
Lea la siguiente descripción del bromo e
indique cuales son propiedades físicas y
cuales químicas
El bromo es un líquido marrón rojizo que
hierve a 58.9 C y se congela a -7.2 C. El
líquido corroe los metales fácilmente y
reacciona rápidamente con el aluminio. Se
decolora cuando se pone en contacto con
hidrocarburos no saturados.
44
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