La materia y los cambios químicos 5 Índice del libro 1.Modelo cinético-molecular de la materiaModelo cinético-molecular de la materia 2.Teoría cinética.

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1 La materia y los cambios químicos 5 Índice del libro 1.Modelo cinético-molecular de la materiaModelo cinético-molecular de la materia 2.Teoría cinética de los gasesTeoría cinética de los gases 3.Leyes de los gasesLeyes de los gases 4.Sustancias puras y mezclasSustancias puras y mezclas 5.La estructura del átomoLa estructura del átomo 6.Moléculas, elementos y compuestosMoléculas, elementos y compuestos 7.Enlace químicoEnlace químico 8.Formulación y nomenclatura de los compuestos químicos según la IUPACFormulación y nomenclatura de los compuestos químicos según la IUPAC 9.Reacciones químicasReacciones químicas 10.Ajuste de reacciones químicasAjuste de reacciones químicas 11.EstequiometriaEstequiometria 12.La química en la sociedadLa química en la sociedad 13.La química y el medioambienteLa química y el medioambiente 14.El trabajo en el laboratorioEl trabajo en el laboratorio

2 La materia y los cambios químicos 1. Modelo cinético-molecular de la materia 5 TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA La materia, independientemente del estado en el que se encuentre, está formada por partículas muy pequeñas que se hallan en continuo movimiento e interacción. La materia se puede presentar en tres estados diferentes. Estado sólidoEstado líquidoEstado gaseoso  Volumen constante  Difícil de deformar  Forma propia y fija  Interacción entre sus partículas muy fuerte  Partículas muy próximas entre sí  Volumen constante  No tienen forma propia, adoptan la forma del recipiente que los contiene  Menor interacción entre sus partículas  Volumen no constante  No presentan forma propia, adquieren la forma del recipiente que los contiene  Interacción entre sus partículas muy débil

3 La materia y los cambios químicos 2. Teoría cinética de los gases 5 TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES  Un gas está formado por pequeñas partículas que se mueven constantemente al azar.  Debido a esos movimientos, las partículas chocan entre sí y contra las paredes del recipiente que los contiene. En estos choques no se pierde energía.  Las partículas de los gases son independientes unas de otras, excepto cuando chocan.  La velocidad del movimiento de las partículas solo depende de la temperatura a la que se encuentre el gas.

4 La materia y los cambios químicos 3. Leyes de los gases 5 LEYES DE LOS GASES Ley de Boyle-Mariotte Leyes de Charles y Gay-Lussac Ecuación general de los gases ideales Si T = constanteSi P = constanteEn general Si V = constante Unidades T = Temperatura absoluta, en grados Kelvin, K T [K] = t [°C] + 273

5 La materia y los cambios químicos 4. Sustancias puras y mezclas 5 SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS Sustancia: Cada una de las diversas clases de materia que existen en la naturaleza. Sustancia pura: constituida por un único componente. Mezcla: unión de varias sustancias puras. Las sustancias que forman las mezclas conservan sus propiedades y pueden separarse utilizando medios físicos. Mezcla heterogénea: presenta un aspecto irregular. Pueden distinguirse a simple vista las distintas sustancias que las componen. Además, las propiedades de estas mezclas varían de un punto a otro de las mismas. Mezcla homogénea o disolución: presenta un aspecto uniforme. Sus propiedades son las mismas en cualquiera de sus puntos y no podemos distinguir fácilmente las sustancias de las que están compuestas. Disolvente: componente más abundante de la disolución. Soluto: las demás sustancias que forman la disolución.

6 La materia y los cambios químicos 4. Sustancias puras y mezclas 5

7 5 CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN Concentración: cantidad de soluto que hay en una disolución. Formas de expresar la concentración de una disolución  Gramos por litro, g/L  Tanto por ciento en masa  Tanto por ciento en volumen

8 La materia y los cambios químicos 5. La estructura del átomo 5 EL ÁTOMO El átomo está dividido en dos partes muy diferenciadas.  Núcleo Protones: carga positiva Neutrones: no tienen carga  Corteza Electrones Masa 1 000 veces más pequeña que la de los protones y neutrones Carga eléctrica negativa igual en valor absoluto al protón

9 La materia y los cambios químicos 5. La estructura del átomo 5 NÚMERO ATÓMICO Y NÚMERO MÁSICO Los átomos de los elementos se diferencian en el número de protones. Hay 118 elementos conocidos. Se ordenan por número atómico en la Tabla Periódica. Número atómico = Z = número de protones El átomo es neutro, su carga eléctrica total es nula. Número de electrones = número de protones = Z N = número de neutrones Número másico = número de protones + número de neutrones = A = Z + N X es el símbolo de un elemento químico Para simbolizar un elemento se utiliza la siguiente notación

10 La materia y los cambios químicos 5. La estructura del átomo 5 LA DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES Los electrones se disponen en orbitales, o capas, o niveles de energía, alrededor del núcleo. Cada capa puede tener un número máximo de electrones. La última capa puede albergar un máximo de 8 electrones. Electrones de valencia: electrones de la última capa. Todos los átomos tienden a tener 8 electrones en la última capa. Los átomos que poseen un número de electrones en la última capa cercano a 8 tienden a ganar los que les faltan para llega a 8 electrones en la última capa. Los átomos con pocos electrones en la última capa tienden a perderlos. Ión: átomo que ha ganado o perdido electrones. Anión: átomo que ha ganado electrones. Catión: átomo que ha perdido electrones.

11 La materia y los cambios químicos 5. La estructura del átomo 5 ISÓTOPOS Isótopos: Átomos de un mismo elemento químico con distinto número de neutrones. Los diferentes isótopos de un elemento químico tienen igual Z y diferente A EJEMPLO Isótopos del hidrógeno

12 La materia y los cambios químicos 5. La estructura del átomo 5 MASA ATÓMICA La masa de los átomos se mide un unidades de masa atómica, u unidad de masa atómica = uma 1 u = 1,6606 ⋅ 10 −27 kg Para hallar la masa atómica de un elemento se calcula la media ponderada de la masa de sus isótopos.

13 La materia y los cambios químicos 6. Moléculas, elementos y compuestos 5 ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS Elemento: sustancia pura formada por átomos iguales. Compuesto: sustancia pura formada por átomos de distintos elementos químicos combinados entre sí en una relación numérica. Se puede separar en otros elementos. Actualmente se conocen 118 elementos. Alrededor de unos 90 se encuentran en la naturaleza. El resto se han obtenido en el laboratorio. Los elementos están ordenados en la Tabla Periódica.

14 La materia y los cambios químicos 6. Moléculas, elementos y compuestos 5

15 La materia y los cambios químicos 7. Enlace químico 5 ENLACE QUÍMICO Los átomos se unen mediante los electrones de la última capa, para tener 8 electrones en la última capa. Hay 3 tipos de enlace químico. Enlace iónicoEnlace covalenteEnlace metálico El metal, que necesita perder electrones, cede uno o más electrones a un no metal. Ambos se han convertido en iones. Los átomos de dos elementos comparten parte de los electrones de la última capa. Se unen átomos que necesitan desprenderse de electrones. Nube de electrones y cationes metálicos. Sal Común NaCl Oxígeno O 2 Metal

16 La materia y los cambios químicos 8. Formulación y nomenclatura de los compuestos químicos según la IUPAC 5 FORMULACIÓN Fórmula de un compuesto químico: representación simbólica y relación numérica de los átomos, o de los iones, de los elementos químicos que constituyen el compuesto. Número de oxidación de un elemento químico en un compuesto: número de electrones recibidos o aportados por un átomo de ese elemento para formar el compuesto. Número de oxidación negativo: se captan electrones. Número de oxidación positivo: se ceden electrones. Carga, número de oxidación y valencia expresan el mismo concepto. Para formular es necesario saber los números de oxidación de los elementos químicos.

17 La materia y los cambios químicos 8. Formulación y nomenclatura de los compuestos químicos según la IUPAC 5 NÚMEROS DE OXIDACIÓN

18 La materia y los cambios químicos 8. Formulación y nomenclatura de los compuestos químicos según la IUPAC 5 NOMENCLATURA SEGÚN LA IUPAC IUPAC Unión Internacional de Química Pura y Aplicada En un compuesto químico, los elementos de mayor carácter metálico se escriben a la izquierda, mientras que los elementos menos metálicos se escriben a la derecha. IUPAC admite tres nomenclaturas.  Nomenclatura sistemática: prefijos numéricos para indicar el número de átomos que intervienen de cada elemento. Es la que recomienda la IUPAC.  Nomenclatura de Stock: se indica entre paréntesis y en números romanos la valencia de uno de los elementos, si este ofrece varias posibilidades.  Nomenclatura tradicional: Se indica la valencia con la que actúa un elemento mediante una serie de prefijos y sufijos (per-, hipo-, -oso, -ico) que acompañan al nombre.

19 La materia y los cambios químicos 8. Formulación y nomenclatura de los compuestos químicos según la IUPAC 5 COMPUESTOS BINARIOS Son compuestos en los que solo intervienen dos elementos. Hidruros metálicos Hidruros no metálicos Sales binarias Óxidos metálicos Óxidos no metálicos

20 La materia y los cambios químicos 9. Reacciones químicas 5 REACCIÓN QUÍMICA Reacción química: proceso en el que una o más sustancias, reactivos, reaccionan para dar otras sustancias con propiedades diferentes, productos. Sentido en el que transcurre la reacción → Reacción es reversible ↔ EJEMPLO Formación de yoduro de hidrógeno a partir de hidrógeno y yodo. H 2 + I 2 → 2 HI

21 La materia y los cambios químicos 9. Reacciones químicas 5 ENERGÍA DE ACTIVACIÓN Y ENERGÍA DE REACCIÓN Energía de activación: las partículas deben chocar con una energía mínima o energía de activación. Una vez que los enlaces de los reactivos se han roto, se forman otros enlaces nuevos. Energía de reacción: diferencia entre el contenido energético de los productos y el contenido energético de los reactivos.

22 La materia y los cambios químicos 10. Ajuste de reacciones químicas 5 AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS Ley de conservación de la masa: la suma de las masas de los reactivos debe ser igual a la suma de las masas de los productos. El número de átomos de cada elemento ha de ser el mismo en los productos y en los reactivos. Ajustar una reacción: añadir los coeficientes que sean necesarios para que haya el mismo número de átomos de cada clase en los productos y en los reactivos.  Si la reacción es sencilla se ajusta a simple vista. EJEMPLO Síntesis del agua H 2 + O 2 → H 2 O  Si la reacción es complicada se ajusta con un sistema de ecuaciones.

23 La materia y los cambios químicos 11. Estequiometría 5 ESTEQUIOMETRÍA Cálculos estequiométricos: a partir de una reacción química ajustada podemos realizar cálculos para hallar la masa de los productos que obtendremos o los reactivos que necesitamos. Necesitamos utilizar los conceptos de masa molecular y mol. Masa molecular: masa de una molécula, expresada en unidades de masa atómica. Es la suma de la masa de los átomos que forman esa molécula. Mol: El mol es una unidad del Sistema Internacional de Unidades utilizada para medir cantidad de materia. De la misma forma que una docena son 12 cosas y un millar son 1 000, un mol son 6,023 ⋅ 10 23 partículas. Por ejemplo, un mol de átomos de sodio, Na, son 6,023 ⋅ 10 23 átomos de sodio y un mol de moléculas de agua son 6,023 ⋅ 10 23 moléculas de agua. Número de Avogadro = 6,023 ⋅ 10 23 partículas/mol

24 La materia y los cambios químicos 12. La química en la sociedad 5 QUÍMICA APLICADA Amoniaco Pinturas Jabones Detergentes Ropa Caucho Baterías eléctricas Aditivos alimentarios …

25 La materia y los cambios químicos 12. La química en la sociedad 5 ÁCIDOS Y BASES ÁcidosBases Sabor ácidoSabor amargo Olor agrioTacto jabonoso Colorean de azul el papel de tornasolDan color distinto al de los ácidos EJEMPLOS Vinagre Alcaloides Ácido clorhídrico Hidróxido sódico (sosa cáustica) Ácido fórmico Hidróxido potásico Ácido sulfúrico Antiácidos Ácido clorhídrico Amoniaco Un ácido y una base reaccionan en el proceso de neutralización en el que ambos pierden sus características.

26 La materia y los cambios químicos 12. La química en la sociedad 5 LOS MEDICAMENTOS Medicamento: Toda sustancia o preparado que tiene propiedades curativas, que es elaborado para su administración a las personas o a los animales, para que se recuperen de las enfermedades. Está compuesto por un fármaco, o principio activo, y otras sustancias inactivas o inertes llamadas excipientes. Origen de los medicamentos Vegetal Animal Mineral Microbiano Síntesis

27 La materia y los cambios químicos 13. La química y el medioambiente 5 CONTAMINACIÓN QUÍMICA EN EL MEDIOAMBIENTE La contaminación es la presencia en el ambiente de cualquier agente o contaminante que produce consecuencias negativas sobre el medioambiente. Impactos en la atmósfera Impactos en la hidrosfera Impactos en el suelo Destrucción de la capa de ozono Aguas residuales urbanas e industriales Abuso de fertilizantes con nitratos y fosfatos Efecto invernaderoVertidos de petróleoVertederos Lluvia ácidaMetales pesadosMinería ………

28 La materia y los cambios químicos 14. El trabajo en el laboratorio 5 MATERIAL BÁSICO

29 La materia y los cambios químicos 14. El trabajo en el laboratorio 5 ETIQUETADO DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS

30 La materia y los cambios químicos 14. El trabajo en el laboratorio 5 NORMAS DE TRABAJO EN EL LABORATORIO  La mesa de trabajo debe estar despejada.  Siempre se debe llevar bata de laboratorio, gafas y guantes.  Todos los frascos deben estar rotulados indicando lo que contienen.  Nunca pruebes nada de lo que utilices, puede ser tóxico, así que tampoco te lo acerques a los ojos o boca.  No cojas nada directamente con las manos, utiliza guantes y pinzas.  Si utilizas el mechero Bunsen, cuida la llama y regula la entrada de aire.  Si trabajas con aparatos eléctricos y se estropean, no los manipules.  Nunca devuelvas los productos químicos usados a sus frascos o recipientes.  Al terminar la práctica, comprueba que todo queda ordenado y desconectado.  Lávate las manos con agua y jabón antes de irte.