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Química: el estudio de los cambios Capítulo 1 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

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1 Química: el estudio de los cambios Capítulo 1 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

2 La química es una ciencia interdisciplinaria, ya que en ella intervienen o pueden intervenir todas las demás ciencias MEDICINA ENERGÍA AMBIENTE La química es el estudio de la materia y de los cambios que experimenta.

3 Triclorosilano es un compuesto usado para la producción de silicona pura, a partir de la cual se elaboran chips Debido a un campo eléctrico intenso, los átomos de Xe y Ne un "se ionizan", conviertiéndose en un plasma. Los electrones libres acelerados colisionan con electrones de capas internas de átomos del gas, exitándolos. Luego, estos átomos se desexcitan emitiendo luz ultravioleta (UV). La radiación electromagnética provoca la excitación de los átomos de la cobertura fosfórica. Finalmente, la desexcitación de estos átomos, produce la emisión de radiación visible, color rojo, o verde o azul. Cuando esta emisión es rápida, la luminiscencia recibe el nombre particular de fluorescencia (como en los tubos fluorescentes); contrariamente, si la emisión tarda más en producirse, el fenómeno se conoce como fosforescencia, que es el caso de las pantallas de plasma. MATERIALES

4 AGRICULTURA Olla de presión

5 Método Científico Representación Interpretación Observación Definir el problema Realizar experimentos Obtener datos Cuantitativos Cualitativos Color, tamaña, forma Volumen, masa, densidad Formula una hipótesis Verificar la hipótesis Registrados Ley. Es un enunciado conciso, verbal o matemático de una relación entre fenómenos Teoría. Es un principio unificador que explica un conjunto de hechos

6 agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno. 1.4 La materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa. * Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida y propiedades características. Color - sabor - aspecto - textura

7 Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características. 1. Mezcla homogénea: la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. 2. Mezcla heterogénea: la composición no es uniforme en todas partes. bebida no alcohólica, leche, soldadura cemento, virutas de hierro en arena 1.4

8 Los medios físicos puede usarse para separar una mezcla en sus componentes puros. imán 1.4 destilación

9 Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos. Se han identificado 117 elementos 94 elementos se encuentran en forma natural en la Tierra oro, aluminio, plomo, oxígeno, carbono, 23 elementos se han obtenido por medios científicos tecnecio, americio, seaborgio 1.4

10 La primera letra siempre es mayúscula La segunda letra es minúscula si se trata de un elemento Ejemplos Na SodioCr CromoMg Magnesio Co Cobalto Cu Cobre Fe Hierro Símbolos químicos se utilizan para representar a los elementos y compuestos, en lugar de sus nombres completos. Algunos simbolos se derivan del nombre en latin de los elementos

11 Un compuesto es una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. Los compuestos sólo pueden separarse en sus componentes puros (elementos) por medios químicos. Agua (H 2 O)Glucosa (C 6 H 12 O 6 ) Amoniaco (NH 3 ) 1.4

12 Clasificación de la materia Separación por métodos físicos Separación por métodos químicos

13 Estados de la materia 1.5 LíquidoGas Muy juntasSeparadasMuy separadas Moléculas PocoLigero Pueden moverse unas de otras MuchoMovimiento Muy difícilDifícilFácilComprimir Sólido

14 Cambios de Estados Temperatura de fusión: Temperatura necesaria para pasar de estado sólido a líquido Temperatura de ebullición: Temperatura necesaria para pasar de estado líquido a gaseoso

15 Propiedades intensivas y extensivas Propiedades intensivas Propiedades extensivas No depende de la cantidad de materia que se considere Depende de la cantidad de materia que se considere Ej. Densidad = masa/volumen Temperatura Viscosidad, dureza, solubilidad Ej. Volumen, longitud, masa,

16 ¿Física o química? Una propiedad física no altera la composición o identidad de la sustancia. Una propiedad quimica altera la composición o identidad de la sustancia(s) involucrada(s). fusión de hielo azúcar disuelta en agua El hidrógeno se quema en presencia del aire para formar agua. 1.6

17 Cambios Químicos o cambios físicos Cambios físicos. Tienen lugar sin que se altere la estructura y composición de la materia Cambios químicos. En un cambio químico o reacción química se altera la estructura y composición de la materia Azúcar+clorato de potasio

18 Proceso endotérmico y exotérmico La mayoría de las reacciones químicas absorben o liberan energía Energía térmica CalorTemperatura Es la energía asociada con el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas Transferencia de energía entre dos cuerpos que están a diferente temperatura Escala con la cual se puede medir la energía térmica de un cuerpo

19 Proceso endotérmico y exotérmico

20 Tabla 1.2 Unidades SI básicas Cantidad fundamentalNombre de la unidad Símbolo Longitudmetrom Masakilogramokg Tiemposegundos Corriente eléctricaampereA TemperaturakelvinK Cantidad de sustanciamol Intensidad luminosacandelacd 1.7

21 Materia: cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masa. Masa: medida de la cantidad de materia. La unidad SI de masa es el kilogramo (kg) 1 kg = 1000 g = 1 x 10 3 g Peso: fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. peso = c x masa sobre la Tierra sobre la Luna kg sobre la Tierra 0.1 kg sobre la Luna

22 Volumen: la unidad de volumen derivada del SI es el metro cúbico (m 3 ). 1 cm 3 = (1 x m) 3 = 1 x m 3 1 dm 3 = (1 x m) 3 = 1 x m 3 1 L = 1000 mL = 1000 cm 2 = 1 dm 3 1 mL = 1 cm Matraz volumétrico 1 Litro 1 m 3 = 1000 L

23 Tabla1.3 Prefijos utilizados con unidades SI PrefijoSímboloSignificado Tera-T10 12 Giga-G10 9 Mega-M10 6 Kilo-k10 3 Deci-d10 -1 Centi-c10 -2 Milli-m10 -3 Micro Nano-n10 -9 Pico-p

24 Densidad: la unidad derivada del SI para la densidad es el kg/m 3 1 g/cm 3 = 1 g/mL = 1000 kg/m 3 densidad = masa volumen d = m V 1.7 Un pedazo de metal de platino con una densidad de 21.5 g/cm 3 tiene un volumen de 4.49 cm 3. ¿Cuál es su masa? d = m V m = d x V = 21.5 g/cm 3 x 4.49 cm 3 = 96.5 g

25 Calor Temperatura Transferencia de energía entre dos cuerpos que están a diferente temperatura Escala con la cual se puede medir la energía térmica de un cuerpo

26 K = 0 C F = x 0 C K = 0 0 C 373 K = C 32 0 F = 0 0 C F = C Comparación de las tres escalas de temperatura Punto de ebullición del agua Temperatura corporal normal Punto de congelación del agua Temperatura Ambiente

27 Convertir F a grados Celsius. 0 F = x 0 C F – 32 = x 0 C 9 5 x ( 0 F – 32) = 0 C C = x ( 0 F – 32) C = x (172.9 – 32) =

28 Cifras significativas Existe un margen de error en las mediciones Cifras significativas se utilizan para señalar el margen de error de una medición

29 Cifras significativas 1.8 Cualquier dígito que no es cero es significativo kg 4 cifras significativas Los ceros entre los dígitos no cero son significativos 606 m 3 cifras significativas Los ceros a la izquierda del primer dígito no cero no son significativos 0.08 L 1 cifra significativa Si un número es mayor que 1, entonces todos los ceros a la derecha del punto decimal son significativos 2.0 mg 2 cifras significativas Si un número es menor que 1, entonces sólo los ceros que están al final y en medio del número son significativos g 3 cifras significativas

30 ¿Cuántas cifras significativas están en cada una de las medidas siguientes? 24 mL2 cifras significativas 3001 g 4 cifras significativas m 3 3 cifras significativas 6.4 x 10 4 moléculas 2 cifras significativas 560 kg2 cifras significativas 1.8

31 Cifras significativas 1.8 Adición o sustracción La respuesta no puede tener más dígitos a la derecha del punto decimal que cualquiera de los números originales redondeo a 90.4 una cifra significativa después del punto decimal dos cifra significativa después del punto decimal redondeo a 0.79

32 Cifras significativas 1.8 Multiplicación o división El número de cifras significativas en el resultado está determinado por el número original que tiene el número más pequeño de cifras significativas x = = cifra sigredondeo a 3 cifra sig 6.8 ÷ = cifra sigredondeo a 2 cifra sig = 0.061

33 Cifras significativas 1.8 Números exactos Obtenidos por definición o al contar varios objetos, pueden considerarse formados por un número infinito de cifras significativas. ¿El promedio de tres longitudes medidas; 6.64, 6.68 y 6.70? = = 6.67 Porque 3 es un número exacto = 7

34 Exactitud: cuán cercana está una medición del valor real de la cantidad medida. Precisión: cuánto concuerdan dos o más mediciones de una misma cantidad. exactitud y precisión buenas exactitud deficiente y buena precisión exactitud y precisión deficientes 1.8

35 Notación científica El número de átomos en 12 g de carbono: 602,200,000,000,000,000,000, x La masa de un solo átomo de carbono en gramos: x N x 10 n N es un número entre 1 y 10 n es un entero positivo o negativo

36 Notación científica n > = x 10 2 mover decimal a la izquierda n < = 7.72 x mover decimal a la derecha Adición o sustracción 1.Escribir cada cantidad con el mismo exponente n 2.Combinar N 1 y N 2 3.El exponente, n, permanece igual 4.31 x x 10 3 = 4.31 x x 10 4 = 4.70 x 10 4

37 Notación científica 1.8 Multiplicación 1.Multiplicar N 1 y N 2 2.Sumar exponentes n 1 y n 2 (4.0 x ) x (7.0 x 10 3 ) = (4.0 x 7.0) x ( ) = 28 x = 2.8 x División 1.Dividir N 1 y N 2 2.Restar exponentes n 1 y n x 10 4 ÷ 5.0 x 10 9 = (8.5 ÷ 5.0) x = 1.7 x 10 -5


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