Quimica i
- 2. Bibliografía • Química. Chang, 7ª Edición, Mc Graw-Hill, Mexico. 2002. • Química. La Ciencia Central. T. L. Brown ,H. E. Lemay and B. Bursten. 9ª Edición, Pearson Education, 2004. • Química General. K. W. Whitten, R. E. Davis y M. L. Peck, Mc Graw-Hill, 5ª Edición, 1998. • Química General. D. Ebbing, Mc Graw-Hill, 5ª Edición, 1996. Bibliografía Complementaria • Chemistry. The Central Science. T. L. Brown, H. E. Lemay and B. Bursten. 7th Edition, 1997. • Chemistry. S.Zumdahl. D.C.Heath and Co. 1986 • General Chemistry. Edition. D. A. McQuarrie and P.A. Rock. W.H.Freeman and Co. 1987.
- 3. Unidad 1 Materia y Medición ¿Por qué …el hielo se derrite? …el agua se evapora? …las baterías generan electricidad? …congelamos los alimentos? …hay plásticos mas resistentes que otros? …tomamos medicamentos cuando nos enfermamos? …las hojas de los árboles se ponen rojas en otoño? …ESTUDIAR QUIMICA?
- 4. QUIMICA Disciplina científica que estudia las propiedades de la materia y los cambios que ésta experimenta Proporciona antecedentes para entender la materia en términos de átomos Es una CIENCIA CENTRAL, ya que se relaciona con varias otras disciplinas básicas y aplicadas
- 5. CLASIFICACION DE LA MATERIA La materia se puede clasificar según su estado físico o su composición Sólido Líquido Gas Mezcla de Sustancias Sustancia pura
- 6. La Química es la ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades y cambios de la materia. Los estados de la materia se pueden clasificar principalmente en tres: Estado Sólido Estado Gaseoso Estado Líquido MATERIA EK ( sólido) < EK ( líquido) < EK ( gas) Fusión Solidificación Evaporación Condensación Sublimación CLASIFICACION DE LA MATERIA
- 7. CLASIFICACION DE LA MATERIA La materia se puede clasificar según su estado físico o su composición Sólido Líquido Gas Mezcla de Sustancias Sustancia pura
- 8. es materia que tiene propiedades y composición definidas Sustancia pura Por ejemplo: Agua (H2O) Sal (NaCl) Amoniaco (NH3) Mercurio (Hg) Cobre (Cu) Oxigeno (O2) “Elementos” “ Compuestos” “Todas las sustancias puras son elementos o compuestos”
- 9. Una sustancia pura es materia que tiene una composición y propiedades físicas características. Elemento Compuesto Son sustancias que no pueden descomponerse en sustancias mas simples por medios químicos y están formados solo por una clase de átomos. Son sustancias que se componen de dos o mas elementos, es decir, dos o mas clases de átomos. El oxigeno se combina con el hidrogeno para formar agua NaCl - O2 - Cu H2O
- 10. Los elementos conocidos en la actualidad son 116, los que varían en su abundancia. El 90% de la corteza terrestre consta de 5 elementos, oxígeno (O2), silicio (Si), aluminio (Al), hierro (Fe), y calcio (Ca). Los elementos poseen abreviaturas llamadas símbolos químicos y están organizados en la tabla periódica de los elementos Hg - Mercurio Ni - Niquel P - Fósforo
- 11. Compuestos : sustancias formadas por la unión de dos o más elementos. Pueden descomponerse en sus elementos constituyentes Por ejemplo el agua líquida se descompone por acción de la corriente eléctrica en hidrógeno y oxígeno, siendo el volumen del hidrógeno generado el doble que él del oxígeno El agua pura, cualquiera que sea su origen, siempre consiste de un 11% de H y un 89 % de O Corresponde a dos átomos de H y uno de O por molécula de agua “La composición elemental de un compuesto puro siempre es la misma, independiente de su origen “ La ley de la composición constante o ley de las proporciones definidas
- 13. La materia que nos rodea no es químicamente pura AIRE (gas) - GASOLINA (líquido) - CONCRETO (sólido) Las mezclas son combinaciones de dos o mas sustancias en las que cada sustancia mantiene sus propiedades e identidad química. Las sustancias que componen una mezcla se denominan componentes de la mezcla. Son mezclas que son uniformes Son mezclas que carecen de en todos sus puntos. Estas mezclas una composición y aspecto son denominadas SOLUCIONES. uniforme en todos sus (Aire N2 y O2, Salmuera, puntos. Agua y Aceite Soldadura (Sn y Pb) HeterogéneasHomogéneas Mezclas
- 14. Separación de las Mezclas Mezclas Heterogéneas Mezclas Homogéneas o Soluciones - Filtración - Destilación - Cromatografía - Decantación
- 15. Mezcla Heterogénea ¿Es uniforme en todas sus partes? Mezcla Homogénea ¿Se puede separar con procedimientos físicos? Materia ¿Se puede descomponer en otras sustancias usando procesos químicos? Mezcla Homogénea Solución Sustancia Pura Elemento Compuesto NO NO SI SI NO SI Diagrama de clasificación de la materia - Leche - Vino tinto - Agua de Mar - Azufre - Acero - Pintura en Spray
- 16. Propiedades de la Materia Cada sustancia posee un conjunto único de propiedades características que permiten distinguirlo de otras sustancias. Estas propiedades se pueden Describen la forma en que una medir sin cambiar la identidad sustancia puede reaccionar para ni la composición de la sustancia. formar otras sustancias. Ejemplos: Color, olor, densidad, Ejemplo: Inflamabilidad, que es la pto. Fusión, pto. Ebullición, etc. Capacidad de arder en presencia de O2 QuímicasFísicas Propiedades de la Materia Agua Hidrogeno Oxígeno Estado Líquido Gas Gas Pto. de ebullición 100 °C 253 °C 183 °C Densidad 1,00 g/mL 0,084 g/L 1,33 g/L Inflamable No Si No - -
- 17. Otra forma de clasificar las propiedades de las sustancias es en propiedades extensivas e intensivas. Las propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de muestra que estemos analizando, por ejemplo, temperatura, punto de fusión, densidad, etc. Las propiedades Extensivas dependen de la cantidad de muestra, por ejemplo, la masa y el volumen. Cambios Físicos y Cambios Químicos Los cambios físicos varían la apariencia física de una sustancia, pero no su composición, por ejemplo, en el paso del agua del estado líquido al estado gaseoso existe un cambio de estado pero el agua no cambia su composición. Todos los cambios de estado de la materia representan cambios físicos
- 18. En los Cambios Químicos una sustancia se transforma en una sustancia químicamente distinta, es decir, ocurre una reacción química. Por ejemplo, al encender una mezcla de Hidrogeno y Oxígeno generamos Agua. Una vista a nivel molecular. Arder Mezcla de O2 e H2 Agua – H2O
- 19. UNIDADES DE MEDICION Sistema Internacional de unidades -XI Conferencia General de Pesas y Medidas (celebrada en París en 1960), unificó las unidades de medida, basado en el sistema mks (metro- kilogramo-segundo). Este sistema se conoce como SI, iniciales de Sistema Internacional. Magnitud Nombre de la unidad Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Intensidad de corriente eléctrica amperio A Temperatura termodinámica kelvin K Cantidad de sustancia mol mol Intensidad luminosa candela cd
- 20. • Longitud es una medida de la distancia o dimensión de un cuerpo • Masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo (no confundir con peso) • Tiempo. En 1967 se redefinió el segundo a partir de la frecuencia en que el átomo de cesio absorbe energía. Ésta es igual a 9.192.631.770 Hz (1/s) o ciclos por segundo. UNIDADES DE MEDICION
- 21. Factores de Conversión de Unidades
- 22. PREFIJO SÍMBOLO Orden de MAGNITUD EJEMPLO giga G 109 1 Gm = 1 x 109 m mega M 106 1 Mm = 1 x 106 m kilo k 103 1 Km = 1000 m deci d 10-1 1 dm = 0,1 m centi c 10-2 1 cm = 0,01 m mili m 10-3 1 mm = 0,001 m micro µ 10-6 1 µm = 1 x 10-6 m nano n 10-9 1 nm = 1 x 10-9 m pico p 10-12 1 pm = 1 x 10-12 m femto f 10-15 1 fm = 1 x 10-15 m Estos prefijos pueden agregarse a la mayoría de las unidades métricas para aumentar o disminuir su cuantía. Por ejemplo, un kilómetro es igual a 1.000 metros. Prefijos y Ordenes de magnitud Ejemplos: nombre de a. 10-9 g b. 10-6 s c. 10-3 m
- 23. Escalas de Temperatura • La Temperatura es una medida de la calidez o frialdad de un objeto. Para determinar la temperatura usamos termómetros graduados en 3 diferentes escalas Kelvin, Celsius o Fahrenheit 5 32 9 C F ° = ° − K = ˚C + 273,15 ¿A cuanto equivalen 27˚C y 0 ˚F en las otras escalas?
- 24. Otras Unidades •El Volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. En mks su unidad es m3 , ya que es un volumen muy grande se utiliza el cm3 . Otra unidad de medida de volumen que NO es mks es el litro (L), compuesto por 1000 mL. 1 mL = 1 cm3 = 1 cc 1 m3 = 1000000 cc = 1x106 mL 1 L = 1000 cc = 1000 mL Algunos aparatos para medir volúmenes en el laboratorio son: 1. Jeringa 3. Bureta 2. Probeta 4. Matraz de aforo 1 2 3 4
- 25. La Densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen de la sustancia Densidad = masa . ( g ) volumen (cm3 ó mL) Las densidades están referidas al agua, la que posee d=1g/cm3 , es decir, 1 g de agua ocupa 1 cm3 de volumen. Sustancia Densidad (g/cm3 ) Aire 0,001 Balsa de madera 0,16 Agua 1 Sal de mesa 2,16 Hierro 7,9 Oro 19,32 ¿Qué densidad tiene el Hg si 1,00 x 102 g ocupan un volumen de 7,36 cm3 ? ¿Cuánta masa de mercurio hay en 65,0 cm3 ?
- 26. Análisis dimensional El análisis dimensional es el empleo correcto de factores de conversión para transformar una unidad en otra. Un factor de conversión es una fracción cuyo numerador y denominador son la misma cantidad expresada en diferentes unidades. Por ejemplo, 2,54 cm = 1 pulg. Lo que nos permite escribir dos factores de conversión: 2,54 cm y 1 pulg 1 pulg 2,54 cm El primero de estos factores se emplea cuando queremos convertir pulgadas en centímetros y el otro para la operación inversa.
- 27. En general las unidades se multiplican como sigue: Unidad dada x unidad deseada = unidad deseada unidad dada Ejemplo: Transformar 115 lb a gramos. Dato: 1 lb = 453.6 g Masa en gramos =(115 lb) (453.6 g) = 5.22 x 104 g 1 lb ¿Cuántas pulgadas son 8 m? 100cm 1pulg 800pulg Número de pulgadas= (8m) = =315 pulg 1m 2,54cm 2,54 ÷ ÷
- 28. Cifras Significativas Todas las mediciones en los trabajos científicos son informadas con una cierta cantidad de dígitos, -¿Cuántos dígitos debo informar?. -¿Cuál es la incertidumbre en cada medición? En una balanza que es capaz de medir hasta 0,0001g se masa una moneda, la expresión de su resultado es 2,2405 ± 0,00005g El valor 2,2405 corresponde al número de cifras significativas informadas, ±0,00005 corresponde a la incertidumbre. En este caso el 5 es un dígito incierto debido a que está en la escala de incertidumbre de la balanza.
- 29. Son los dígitos que indican la exactitud de una medición. Para determinar el número de cifras significativas en una medida, se utilizan las siguientes pautas: 1.- Los dígitos o cifras distintos de cero, son significativos. 96 cm tiene 2 cifras significativas 61.4 mm tiene 3 cifras significativas 2.- Los ceros que estan entre dígitos distintos de cero son significativos 1005 g tiene 4 cifras significativas 1,03 ms tiene 3 cifras significativas 3.- Los ceros al pirncipio de un número decimal NO son significativos; solo indican la posición del punto decimal 0,00745 tiene 3 cifras significativas 0,02 mL tiene 1 cifra significativa 4.- Los ceros, utilizados después del punto decimal, son significativos. 4,7200 tiene 5 cifras significativas Cifras Significativas
- 30. 5.Cuando un número termina en cero pero no contiene punto decimal, los ceros podrían ser significativos o no 130 cm (2 o 3 cifras significativas) 10300 g (3, 4 o 5 cifras significativas) Ambiguo!!! Para eliminar esta ambigüedad escribimos en notación científica 1,03 x 104 g (3 cifras significativas) 1,030 x 104 g (4 cifras significativas) 1,0300 x 104 g (5 cifras significativas) La notación exponencial no aumenta en número de cifras significativas -¿Qué diferencia hay entre 4,0g y 4,00g? Una balanza tiene una precisión de 0,01g (±0,005g). Si un cuerpo de aproximadamente 25g es masa en esta balanza, ¿Cuantas cifras significativas debemos informar? ¿Cuántas cifras significativas tiene a)403 b) 500 c) 6,020x1023 d) 5x10-3 e) 0,00134
- 31. Cálculo con cifras significativas La precisión de los resultados está limitado por la precisión de las mediciones. En las multiplicaciones y divisiones el resultado debe informarse con el mismo número de cifras significativas que la medición que tiene menos cifras significativas. Si el resultado tiene mas dígitos que el número correcto de cifras significativas, debe redondearse. Ejemplo: Calcule el área de un rectángulo cuyos lados miden 6,221 cm y 5,2 cm Área= (6,221cm)(5,2cm)=32,3492cm2 32cm2 Al redondear tenga presente que: Si el digito mas a la izquierda que va a quitar es menor que 5, no se modifica el número precedente. Si redondeamos 7,348 a 2 cifras significativas da 7,3. Si el dígito mas a la izquierda que va a quitar es mayor que 4, el número precedente se incrementa en 1. Si redondeamos 4,735 a 3 cifras significativas da 4,74.
- 32. En las sumas y restas el resultado no puede tener mas dígitos a la derecha de la coma que los números originales. Un gas a 25˚C ocupa un recipiente cuyo volumen es 1,05x103 cm3 . Se pesó el recipiente mas el gas lo que arrojó una masa de 837,6 g. Si se extrae todo el gas del recipiente se obtiene una masa de 836,2 g. Calcule la densidad del gas. 20,4 1,322 83 104,722 Se redondea a 105 Este número limita la cantidad de cifras significativas en el resultado. 837,6 836,2 1,4 g g g 3 3 3 3 3 1,4 1,3 10 / 0,0013 / 1,05 10 m g densidad x g cm g cm V x cm − − = = = =