QUÍMICA GENERAL

1 Introducción 1.1 Materia 1.2 Sustancia 1.3 Elementos y compuestos 1.4 Análisis dimensional

Materia Materia Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Sustancia: Una sustancia sustancia es toda porción de materia que comparte determinadas propiedades intensivas. Se emplea también el término "sustancia" para referirse a la clase de materia de la que están formados los cuerpos

Las propiedades de la materia y el alcance de la química Comenta la expresión: “No te comas eso, que tiene química” “No te comas eso, que tiene química” ¿Sólo los productos sintéticos son “químicos”? ¿El silicato de calcio de la Luna es diferente al de la Tierra? ¿Pueden las plantas crecer con puros químicos en lugar de tierra?

Sustancias puras, elementos y compuestos

Sustancias PURAS  Tienen propiedades definidas y una composición que no varía de una muestra a la otra (Formadas por un único componente). (Ej. Diamante, sal común) (Ej. Diamante, sal común)  La mayor parte de las formas de materia no son químicamente puras. Pon ejemplos.

Sustancias PURAS  Las sustancias puras pueden estar constituidas por un solo tipo de elemento ( se verá adelante ):  Ej. El diamante y el grafito están constituidos sólo por CARBONO (100%)  También pueden estar constituidas por COMPUESTOS, que a su vez contienen más de un elemento (en proporción definida)  Ej. El agua está constituida por los elementos HIDRÓGENO (11.19%) Y OXÍGENO (88.81%)  La sal común está constituida por CLORO (60.68%) Y SODIO (39.32%)

ELEMENTOS FlúorFósforoOro NitrógenoAzufreHierro OxígenoCloroCobre HidrógenoMercurioPlata  Elemento : sustancia pura que no es posible descomponer en otras más simples.  En la actualidad se conocen 114 elementos.  Ejemplos:

Abundancia de elementos Corteza terrestre Cuerpo Humano

Elementos

COMPUESTOS  Casi  Casi todos los elementos pueden interactuar con otros para formar compuestos.  Ejemplo:  Ejemplo: Hidrógeno gaseoso, al combinarse con el Oxígeno forma agua.  La  La proporción en que se encuentran los elementos en cada compuesto es CONSTANTE, independiente del origen. Siguen la llamada Ley de las proporciones definidas (Proust, 1,800)  Un  Un compuesto puro tiene la misma composición y propiedades sea cual sea su origen  Analizar  Analizar la frase: “Esta “Esta agua es muy buena”

¿Pueden ser iguales los compuestos naturales y los sintéticos?  Tiroxina,  Tiroxina, llamada también tetrayodotironina (T4), es la hormona principal que segrega el tiroides. La función de la tiroxina y de la otra hormona tiroidea, la triyodotironina (T3), consiste en incrementar la tasa del metabolismo de los hidratos de carbono y grasas, así como la síntesis y degradación de proteínas dentro de la célula.  La  La tiroxina fue aislada por primera vez en 1919 y sintetizada sintetizada en En la actualidad se utiliza tiroxina sintética para tratar enfermedades causadas por deficiencias del tiroides, como el cretinismo (hipotiroidismo congénito) y el bocio.

MEZCLAS  A  A diferencia de las sustancias puras, las mezclas mezclas presentan más de un componente.  Las  Las mezclas pueden presentar todos sus componentes a nivel molecular molecular. Ej. Aire: mezcla de oxígeno, nitrógeno y otros; todos en estado molecular (gaseoso). Estas son mezclas HOMOGÉNEAS.  Discuta  Discuta el ejemplo de: Azúcar en agua

MEZCLAS  Las  Las mezclas también pueden presentar alguno(s) de sus componentes en forma de “partícula” (burbuja, gota, “polvo”) - cada - cada “partícula” se encuentra una fase diferente a la del otro componente “partícula” está conformada por muchas moléculas del mismo componente Discuta los siguientes ejemplos:  polvo  polvo en el aire  neblina  burbujas  burbujas en el refresco

Tipos de mezclas HOMOGÉNEAS Igual composición y propiedades en cualquier punto HETEROGÉNEAS Perfume Sólidos del concreto Azúcar en agua Tableta farmacéutica Bebida alcohólica Madera Aire puro Célula

Dispersiones y mezclas heterogéneas Es una fase continua, Es una fase continua, Medio un medio continuo Medio un medio continuo Dispersante La mezcla se encuentra Dispersante La mezcla se encuentra en ese estado físico en ese estado físico Está constituida por Está constituida por Fase partículas de fase Fase partículas de fase Dispersa diferente al medio. Es Dispersa diferente al medio. Es una fase discontinua una fase discontinua Discuta la continuidad y discontinuidad de las fases en los ejemplos que se dan a continuación Discuta la continuidad y discontinuidad de las fases en los ejemplos que se dan a continuación

Dispersiones (mezclas heterogéneas especiales) FASE DISPERSA MEDIO DISPERSANTE GASEOSALÍQUIDASÓLIDA GASEOSO(Homogénea) Líquido en gas NEBLINA Sólido en gas POLVO LÍQUIDO Gas en Líquido ESPUMA Líquido en Líquido EMULSIÓN Sólido en Líquido SUSPENSIÓN SÓLIDO Gas en Sólido Mat. Porosos Líquido en Sólido Suelos húmedos Sólido en Sólido Alg. Plásticos

Separación de Mezclas  Las mezclas pueden separarse gracias a que los componentes conservan sus propiedades. Mezclas sólidas:  Diferencia de tamaño (tamizado)  Diferencia de colores  Diferencia de peso (sedimentación)  Diferencia de densidades (flotación)  Diferencia de propiedades magnéticas

Separación de Mezclas  Las  Las mezclas de sólidos sólidos y líquidos líquidos pueden separarse mediante:  Filtración:  Filtración: en frío, caliente o al vacío  Evaporación  Evaporación del líquido (evaporación simple o también destilación simple)  Sedimentación  Centrifugación

Separación de Mezclas  La mezcla de líquidos puede separarse por destilación:  Los líquidos se diferencian en la temperatura de ebullición. Primero comienza a vaporizarse el líquido más volátil.

Esquema de clasificación de la materia

Caracterización de los estados de la materia  Recordemos  Un sólido tiene forma y volumen definidos; es rígido  Un líquido tiene un volumen definido independiente del recipiente pero asume la forma del recipiente que ocupa

Caracterización de los estados de la materia  Un gas (también llamado vapor) no tiene volumen ni forma fijos. Más bien se ajusta al volumen y la forma del recipiente que lo contiene Más bien se ajusta al volumen y la forma del recipiente que lo contiene Las nubes NO están en estado típicamente gaseoso; son gotículas de agua dispersas en el aire (que sí es una mezcla de gases) Las nubes NO están en estado típicamente gaseoso; son gotículas de agua dispersas en el aire (que sí es una mezcla de gases)

Cercanía y velocidad molecular según estado de la materia Estado de la materia Separación entre las moléculas Velocidad de movimiento de las moléculas GAS Muy grande Muy alta (chocan entre sí y con las paredes del recipiente) LÍQUIDOMediana Mediana (pueden deslizarse unas sobre otras: el líquido fluye) SÓLIDOPequeña Simple vibración (forma fija)

Los estados de la materia y la cercanía entre las moléculas

Los tres estados físicos del agua  Investigue:  ¿Por qué el hielo flota en el agua?  ¿Todos los sólidos flotan en su propio líquido?

Cambios físicos y químicos  Cambio físico Las sustancias varían su apariencia física, pero no su composición (química) Las sustancias varían su apariencia física, pero no su composición (química) Ejemplos: Ejemplos: Vaporización del agua Fusión de la mantequilla Formación de rocío

CAMBIOS DE ESTADO

Investigue la siguiente situación  La  La mano plana se puede introducir lentamente en el agua con facilidad mano plana al pretender introducir la violentamente en el agua no se introduce con facilidad (duele)

Sustancias puras y mezclas Clasifique las siguientes sustancias en puras (elementos y compuestos) o mezclas (homogéneas y heterogéneas) Sustancia puraMezcla Interfases Fase ElementoCompuestoHomogéneaHeterogénea SINO ContinuaDiscontinua Agua de mar Oxígeno Leche Aire Azúcar Arena Agua Neblina Diamante Petróleo

Estados de la materia ¿Cómo explica la fluidez de los líquidos a nivel molecular? ¿Qué estados involucran los siguientes cambios de estado? (escriba "1" para el estado de partida y "2" para el final GLS fusión sublimación liquefacción vaporización

Análisis dimensional  Medir: comparar una cantidad con su respectiva unidad (de medición)  Unidad de medición: cantidad adoptada como referencia (patrón). Debe ser inalterable, universal y reproducible.  Medida: resultado de la medición

Sistema Internacional de Unidades

Análisis dimensional Procedimiento para asegurar que las soluciones a los problemas tengan las unidades (de medición) correctas. Procedimiento para asegurar que las soluciones a los problemas tengan las unidades (de medición) correctas. Factor de conversión: fracción, cuyo numerador y denominador son la misma cantidad expresada en diferentes unidades. Ej.: En el sistema norteamericano se utiliza la pulgada como unidad de longitud; 1 pulg = 2,54 cm. De aquí surgen dos factores de conversión: 2,54 cm (Convertir pulg y 1 pulg. (Convertir cm 2,54 cm (Convertir pulg y 1 pulg. (Convertir cm 1 pulg en cm) 2,54 cm en pulg) 1 pulg en cm) 2,54 cm en pulg)

Análisis dimensional Calcule la longitud en cm de 8,50 pulg de largo. Unidad deseada Número de cm = (8,50 pulg) 2.54 cm = 21,6 cm 1 pulg Unidad dada En general: Unidad dada x unidad deseada deseada = unidad deseada unidad dada

Análisis dimensional Una regla graduada suele tener 30 cm en uno de sus lados. El otro lado está graduado en pulgadas ¿cuántas pulgadas contiene? Unidad deseada Unidad deseada Número de pulg = (30 cm) 1 pulg = 11,81 pulg Número de pulg = (30 cm) 1 pulg = 11,81 pulg 2,54 cm 2,54 cm Unidad dada Unidad dada La regla graduada contiene 12 pulgadas del lado opuesto a los 30 cm

Análisis dimensional  Uso  Uso de dos o más factores de conversión. En los Estados Unidos se dice que una persona de 6 pies de estatura es alta. Conociendo que 1 pie = 12 pulg ¿a qué estatura equivale esa estatura en metros? Estatura [m] = 6 [pies].12 pulg.2.54 pulg.2.54 cm m. pie pulg cm Estatura = 1,82 m

Análisis dimensional Conversiones en que intervienen m]agnitudes elevadas a potencias La presión es la fuerza que se ejerce sobre una unidad de área: P = F / A La presión de una llanta de automóvil en México es del orden de 30 lb/pulg 2. Teniendo en cuenta que 1 lb = 460 g, su expresión usual en el sistema métrico decimal es: (1º se obtiene el factor cm 2 /pulg 2 = (2,54) 2 = 6,45 pulg 2 /1cm 2 P [kg/cm 2 ] = 30 lb. 0,46 kg. 1. pulg 2 lb pulg 2 6,45 cm 2 lb pulg 2 6,45 cm 2 P = 2,14 kg/cm 2

Análisis dimensional El oro tiene una densidad de 19,3 g/cm 3. Calcule la masa en g de 2 pulgadas cúbicas de este metal. m = ρ. V m = ρ. V (2,54 cm) 3 = (2,54) 3 cm 3 = 16,39 cm 3 (2,54 cm) 3 = (2,54) 3 cm 3 = 16,39 cm 3 (1 pulg) 3 (1) 3 pulg 3 1 pulg 3 (1 pulg) 3 (1) 3 pulg 3 1 pulg 3 m = 19.3 g. 2 pulg 3. 16,39. cm 3 = 633 g m = 19.3 g. 2 pulg 3. 16,39. cm 3 = 633 g cm 3 pulg 3 cm 3 pulg 3

Análisis dimensional  Cuando  Cuando convierte unidades ¿cómo decide qué parte del factor de conversión va en el numerador y cuál va en el denominador?  La  La velocidad de la luz en el vacío es de 2,998x10 8 2,998x10 8 m/s. Exprese esta velocidad en km/h.  Los  Los océanos contienen aproximadamente 1,35x10 9 1,35x10 9 km 3 km 3 de agua. Exprese este volumen en litros.

Análisis dimensional  La densidad del aire a presión atmosférica normal y a 25ºC es de 1,19 g/l. Calcule la masa en kg del aire contenido en una habitación que mide 12,5*15,5*8,0 pies.  Una persona con alto nivel de colesterol tiene 232 mg de esta sustancia en 100 ml de su sangre. Si el volumen total de sangre de la persona es de 5,2 l, ¿cuántos gramos de colesterol tiene el individuo?