Matter and Measurement Lectures written by John Kotz

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1 Matter and Measurement Lectures written by John Kotz
Chemistry and Chemical Reactivity 6th Edition John C. Kotz Paul M. Treichel Gabriela C. Weaver CHAPTER 1 Matter and Measurement Lectures written by John Kotz © 2006 Brooks/Cole - Thomson

2 Bienvenidos al mundo de la Química

3 T e x t o

4 El Lenguaje de la Química
ELEMENTOS QUÍMICOS - Sustancias puras que no pueden ser descompuestas por medios ordinarios a otras sustancias. Aluminio Bromo Sodio

5 Aluminio + Bromo

6 El Lenguaje de la Química
Los elementos, sus nombres y símbolos están dados en la TABLA PERIODICA ¿Cuántos elementos hay allí? 116 elementos

7 La Tabla Periódica Dmitri Mendeleev ( )

8 Glenn Seaborg (1912-1999 ) Descubrió 8 nuevos elementos.
La única persona que vivía en honor a la cual se nombró un elemento.

9 Átomos de cobre en una superficie de silice. Vea el CD-ROM Screen 1.4
Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que aún retiene las propiedades del elemento químico. Átomos de cobre en una superficie de silice. Vea el CD-ROM Screen 1.4 Distancia entre = 1.8 nanometer (1.8 x 10-9 m)

10 El Átomo nucleo (de protones y neutrones)
Un átomo consiste de nucleo (de protones y neutrones) electrones en el espacio alrededor del núcleo. Nube electrónica Núcleo

11 COMPUESTOS QUÍMICOS están compuestos de átomos y por tanto
pueden ser descompuestos en tales átomos. El compuesto rojo está formado por: • niquél (Ni) (plata) • carbono (C) (negro) • hidrógeno (H) (blanco) • oxígeno (O) (rojo) • nitrógeno (N) (azul)

12 Una MOLÉCULA es la unidad más pequeña de un compuesto que aún retiene las características químicas del compuesto. La composición de una molécula está dada por su FORMULA MOLECULAR H2O C8H10N4O2 - cafeína

13 Elementos de Compuestos

14 La Naturaleza de la Materia
Oro Mercurio Los químicos están interesados en la naturaleza de la materia y como esto se relaciona a sus átomos y moléculas constituyentes.

15 Grafito — la estructura es una capa de átomos de carbono que refleja ciertas propiedades físicas.

16 Química y Materia Podemos explorar el muno MACROSCOPICO — lo que podemos ver — Para entender el mundo PARTICULADO que no podemos ver. Escribimos SÍMBOLOS tpara describir estos mundos.

17 El punto de vista químico de la materia.

18 El punto de vista químico de la materia.
Macroscópico H2O (gas, liquido, sólido) Simbólico Particulado

19 El punto de vista químico
Macroscópico 2 H2(g) + O2 (g) 2 H2O(g) Particulado Simbólico

20 La Naturaleza Cinética de la Materia.
La materia consiste de átomos y moléculas en movimiento..

21 ESTADOS DE LA MATERIA

22 ESTADOS DE LA MATERIA SÓLIDOS — tienen forma rígida y volumen fijo. La forma externa puede reflejar los arreglos átomicos y moleculares. Bastante bien entendido. LÍQUIDOS — no tienen forma fija y pueden no llenar completamente un envase. No bien entendido. GASES — se expanden para llenar un envase. Buen entendimiento teórico.

23 Propiedades Físicas ¿Qué son propiedades físicas? color
Punto de fusión y ebullición. Olor.

24 Cambios Físicos Algunos cambios físicos podrián ser:
Punto de ebullición Derretir un sólido. Disolver un sólido en un líquido para producir una mezcla homógenea — una SOLUCIÓN.

25 DENSIDAD – una propiedad física importante y útil.
 = masa/volumen Aluminum Platinum Mercury 13.6 g/cm3 21.5 g/cm3 2.7 g/cm3

26 Densidades Relativas de los Elementos

27 Problema Un pedazo de cobre tiene una masa de 57. 54 g. Mide 9
Problema Un pedazo de cobre tiene una masa de g. Mide 9.36 cm de largo, 7.23 cm ancho, y 0.95 mm thick. Calcule su densidad (g/cm3).

28 Estrategia Escribir las dimensiones en unidades comunes.
Calcular volumen en centímetros cúbicos. Calcular la densidad.

29 Estrategia Escribir las dimensiones en unidades comunes.
Calcular volumen en centímetros cúbicos. Calcular la densidad.

30 Estrategia Escribir las dimensiones en unidades comunes.
Calcular volumen en centímetros cúbicos. Calcular la densidad.

31 Note dos cifras significativas
Estrategia Escribir las dimensiones en unidades comunes. Calcular volumen en centímetros cúbicos. Calcular la densidad. Note dos cifras significativas

32 Estrategia Escribir las dimensiones en unidades comunes.
Calcular volumen en centímetros cúbicos. Calcular la densidad.

33 DENSIDAD Densidad es una propiedad INTENSIVA de la materia.
NO depende en la cantidad de materia. temperatura Contraste con EXTENSIVA depende en cantidad de materia. masa y volumen. Ladrillo Styrofoam

34 DENSIDAD Densidad es una propiedad INTENSIVA de la materia.
NO depende en la cantidad de materia. temperatura Contraste con EXTENSIVA depende en cantidad de materia. masa y volumen.

35 PROBLEMA: Mercurio (Hg) tiene una densidad de 13. 6 g/cm3
PROBLEMA: Mercurio (Hg) tiene una densidad de 13.6 g/cm3. ¿Cuál es la masa de 95 mL of Hg en gramos? ¿En libras? Resuelva usando ANALISIS DIMENSIONAL.

36 PROBLEMA: Mercurio (Hg) tiene una densidad de 13. 6 g/cm3
PROBLEMA: Mercurio (Hg) tiene una densidad de 13.6 g/cm3. ¿Cuál es la masa de 95 mL of Hg? Primero, note que 1 cm3 = 1 mL Estrategia 1. Use densidad para calcular masa (g) a partir del volumen. 2. Convierta masa (g) a masa (lb) Debe conocer el factor de conversión = 454 g / 1 lb

37 2. Convierta masa(g) a masa en (lb)
PROBLEMA: Mercurio (Hg) tiene una densidad de 13.6 g/cm3. ¿Cuál es la masa de 95 mL of Hg? 1. Convierta volumen a masa ( 95 cm3 )(13.6 g/cm3) = 1.3 x 103 g 2. Convierta masa(g) a masa en (lb)

38 Propiedades Químicas y Cambios Químicos
Cambio Químico o Reacción Química — transformación de uno o más átomos o moléculas a una o más moleculas diferentes.

39 Tipos de Observaciones y Medidas
Hacemos observaciones CUALITATIVAS de reacciones — cambios en color y estado físico. Tabién hacemos medidas CUANTITATIVAS, que envuelven números. Use SI units — basadas en el sistema métrico.

40

41 UNIDADES DE MEDIDAS Use unidades SI — basadas en el sistema métrico
Longitud Masa Tiempo Temperatura Metro, m Kilogramo, kg Segundo, s Grados Celsius, ˚C Kelvins, K

42 UNIDADES DE MEDIDAS Use unidades SI — basadas en el sistema métrico
Cantidad Corriente Luminosidad Velocidad Mol, mol Amperio, A Candela, cd Metros/segundo

43 Unidades de Longitud Distancia O—H = 9.58 x 10-11 m 9.58 x 10-9 cm
1 kilometro (km) = ? metros (m) 1 metro (m) = ? centímetros (cm) 1 centimetro (cm) = ? millimetros (mm) 1 nanometero (nm) = 1.0 x 10-9 meter Distancia O—H = 9.58 x m 9.58 x 10-9 cm nm

44 Longitud Unidad SI: metro (m)
1 kilometro = 1,000 metros = millas 1 metro = 100 centimetros 1 centimetro = 10 milímetros 1 nanometro = 1.00 x 10-9 metros 1 picometro = 1.00 x metros 1 pulgada = 2.54 centimetros 1 Ångstrom = 3.00 x metros

45 Masa Unidad SI: kilogramo (kg) 1 kilogramo = 1.000 gramo
1 gramos = miligramo 1 libra = gramos = 16 onzas 1 ton = 2000 libras

46 Volumen Unidad SI: metro cúbico (m2)
1 litro (L) = 1.00 x 10-3 m3 = 1,000 cm3 = cuartos 1 galón = 4.00 cuartos

47 Energía Unidad SI: 1 Kg-m2/s2 = 0.23901 calorías
1 caloría = Joules

48 Presión Unidad SI: Pascal (Pa) 1 Pascal = 1 N/m2 = 1 Kg/m-s2
1 atmósfera = kilopascales = 760 mmHg = 760 torr = lb/pulg2 = bar 1 bar = 105 Pa

49 Temperatura Unidad SI: Kelvin (K) 0 K = --273.15 oC
oK = oC oC ? oC = (5oC/9 oF)(oF – 32oF) ? F = (9oF/5 oC)oC + 32 oF

50 Tabla de Prefijos FACTOR PREFIJO SIMBOLO 1018 1015 1012 109 106 103
102 10 Exa Peta Tera Giga Mega Kilo Hecto Deca E P T G M k h d 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 Deci Centi Mili Micro Nano Pico Femto Atto c m μ n p f a

51 Escalas de Temperatura
Fahrenheit Celsius Kelvin Anders Celsius Lord Kelvin (William Thomson)

52 Escalas de Temperatura
Fahrenheit Celsius Kelvin Punto de ebullición del agua 32 ˚F 212 ˚F 180˚F 100 ˚C 0 ˚C 100˚C 373 K 273 K 100 K Punto de congelación del agua Notie que 1 grado kelvin = 1 grado Celsius

53 Escalas de Temperatura
100 oF 38 oC 311 K oF oC K

54 Cálculos Usando Temperatura
Generalmente se requiere temp en kelvins T (K) = t (˚C) Temperatura corporal = 37 ˚C = 310 K Nitrógeno Líquido = ˚C = 77 K

55 F i n

56 Problemas de práctica de Kotz
1.1 Elementos Empleando la Tabla Periódica encuentre : Los nombres de los elementos que tienen los símbolos Na, Cl, y Cr Los símbolos para los elementos zinc, níquel y potasio.

57 Problemas de práctica de Kotz
1.2 Propiedades Físicas Identifique tantas propiedades físicas en la Tabla 1.1 como sea posible para las siguientes ustancias comunes: a) hierro, b) Agua, c) sal de mesa (nombre químico cloruro de sodio) y d) oxígeno.

58 Hierro Agua Sal de Mesa Oxígeno

59 Problemas de Práctica de Kotz
1.3 Densidad La densidad del aire seco es 1.18 x 10-3 g/cm3 (= g/cm3. ¿Qué volumen de aire en centímetros cúbicos tiene una masa de 15.5 g?

60 Problemas de Práctica de Kotz
1.4 Temperatura El nitrógeno líquido hierve a 77oK. ¿Cuál es esta temperatura en grados Celcius?

61 Problemas de Práctica de Kotz
1.5 Densidad y Temperatura La densidad del aire a 0oC (y presión de 1 atm) es x 10-3 g/cm3. ¿Cuál es la densidad del aire a esta temperatura en gramos por litro? La densidad de mercurio a 0oC es g/cm3 y a 20oC es g/cm3. Estime la densidad el merucrio a 30oC.

62 Problemas de Práctica de Kotz
1.6 Reacciones químicas y cambios físicos En un campamento en las montañas se hierve una olla de agua al fuego. ¿Qué cambios químicos y físícos se realizan en este proceso?

63 Problemas de Práctica de Kotz
1.7 Mezclas y Sustancias Puras La foto al margen muestra mezclas en los vasos de precipitados. ¿Cuál de ellas es homógenea y cual es heterogenea? ¿Cuál de ellas e suna solución?

64 Problemas de Práctica de Kotz
1.8 Interconversión de unidades de longitud Las páginas de un libro de texto típico miden 25.3 cm de largo y 21.6 cm de ancho. ¿Cuál es us longitud en metros? ¿En milímetros? ¿Cuál es el área de la página en centímtero cuadrados? ¿En metros cuadrados?

65 Problemas de Práctica de Kotz
1.9 Uso de la densidad Una hoja de platino es un cuadrado de 2.50 cm en cada lado con masa de g. La densidad del platino es g/cm3. ¿Cuál es el espesor de la hoja d eplatino en milímetros?

66 Problemas de Práctica de Kotz
1.10 Volumen Una botella de vino normal tiene un volumen de 750 mL. ¿A cuántos litros equivale esto? ¿A cuántos decilitros? Un galón estadounidense equivale a L. ¿Cuántos litros contiene un cartón de leche de 2 qt? (Un galón = 4 qt). ¿Cuántos decímetros cúbicos?

67 Problemas de Práctica de Kotz
1.11 Masa y Densidad La masa de aspirina en una tableta normal es 125 mg. Calcule su masa en gramos y en kilogramos. La densidad de oro es 19, 320 kg/m3. ¿A cuánto equivale esta densidad en g/cm3? La densidad de platino es 21, 450 g/cm3. ¿Qué masa en gramos tiene un pedazo de un cilindro de platino de 3.0 cm de largo con diámtro de 5.0 mm?

68 Problemas de Práctica de Kotz
1.12 Error, Precisión y Exactitud Dos estudiantes miden el punto de congelación de un líquido desconocido. El estudiante A empleó un termometro normal de laboratorio calibrado en unidades de 0.1 oC. El estudiante B empleó un termometro certificado por el NIST y calibrado en 0.01 oC. Obtuvieron los siguientes resultados: ESTUDIANTE A: -0.3 oC; 0.2 oC; 0.0 oD; y –0.3 oC ESTUDIANTE B: oK; oK; oK; y oK. Calcule el valor promedio y la desviación promedio para cada estudiante. Si el líquido desconocido es agua, calcule el error de cada estudiante. ¿Qué estudiante obtuvo valores más precisos? ¿Cuál tuvo el menor error?

69 Problemas de Práctica de Kotz
1.13 Usos de cifras Significativas ¿Cuál es la suma y el producto de y 0.063? ¿Cuál es el resultado del cálculo siguiente?

70 Problemas de Práctica de Kotz
1.14 Resolución de problemas Cierta pintura tiene una densidad de g/cm3. Se necesita cubrir una pared de 7.6 m de largo y 2.74 m de alto con una cpa de pintura de 0.13 mm de espesor. ¿Qué volumen de pintura en litros se requiere? ¿Cuál es la masa (en gramos) de la capa de pintura?