1º BTO LA MATERIA

1. CONTENIDOS SEGÚN LA LEY

Párate a pensar un poco y di… 1. LA MATERIA REFLEXIÓN Párate a pensar un poco y di… ¿Por qué en invierno se echa sal en las carreteras? ¿Por qué si añades sal al agua de una cazuela tarda más tiempo en hervir?

Todo aquello que tiene masa y volumen. 1. LA MATERIA Todo aquello que tiene masa y volumen. Sistema material: porción de la materia Homogéneos :Uniformes Heterogéneos: No uniformes

COMPOSICIÓN DE LA MATERIA Para manipular las sustancias en el laboratorio… COMPOSICIÓN DE LA MATERIA MOL: Cantidad química de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 g de carbono-12 (6,022 1023= número de Avogadro).

MASA DE UN MOL = masa molar (M) 1.1 COMPOSICIÓN DE LA MATERIA MASA DE UN MOL = masa molar (M) Unidades  g/mol Coincide numéricamente con la MASA MOLECULAR RELATIVA (Mr) (MOLÉCULAS) MASA ATÓMICA RELATIVA (Ar) (ÁTOMOS) EJERCICIO 8, 12, 13 Ver EJEMPLOS 1 y 2 y problema resuelto A.

1.1 COMPOSICIÓN DE LA MATERIA COMPOSICIÓN CENTESIMAL DE LA MATERIA MASA DE CADA ELEMENTO QUE HAY EN 100 UNIDADES DE MASA DEL COMPUESTO A partir de la composición centesimal de un compuesto, podemos determinar su fórmula empírica. Y a partir de esta, su fórmula molecular. Ver EJEMPLO 3. FÓRMULA EMPÍRICA Proporción entre la cantidad de átomos de los elementos del compuesto EJERCICIO 9, 14, 16, 24 FÓRMULA MOLECULAR Cantidad de átomos de los elementos de la molécula de un compuesto.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS Química Analítica: estudio de la composición química de un material aplicando ANÁLISIS QUÍMICOS El Análisis Cualitativo sirve para determinar la existencia o no de un analito. Se basa en la percepción por los sentidos o en la utilización de métodos instrumentales (siguiente diapositiva). Ej: Determinación de la existencia de plomo en una disolución. Añadimos KI y vemos un precipitado amarillo fosforito.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS El Análisis Cuantitativo cuantifica los componentes de la materia. TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS TÉCNICAS NO ESPECTROSCÓPICAS .

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS (Métodos instrumentales) Miden la cantidad de energía radiante que absorbe o transmite un sistema químico en función de la longitud de onda. El aparato utilizado se llama ESPECTRÓMETRO O ESPECTROFOTÓMETRO. (Análisis de sustancias contaminantes en aire, agua, suelo, sustancias en sangre, rocas de meteoritos…) ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA Estudia la interacción de la materia con la radiación electromagnética de alta energía, UV – Visible. La materia se separa en sus átomos constituyentes, que pasan a un estado excitado por un aporte de energía distinto a la radiación electromagnética (ej.: llama). Éstos absorben energía posteriormente, lo cual puede constituir el espectro de absorción. Si se mide la emisión al volver los átomos al estado fundamental, tendremos el espectro de emisión. DE ABSORCIÓN (UV-Visible) DE RAYOS X (Rayos X) DE EMISIÓN (UV – Visible) DE FLUORESCENCIA (UV – Visible)

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA ABSORCIÓN Técnica en la cual la energía de un haz de luz se mide antes y después de la interacción con una muestra. EMISIÓN Técnica en la cual los átomos son excitados por el calor de la llama para emitir luz. La espectrometría de emisión de plasma es una versión más moderna de este método.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA RAYOS X Si los rayos X con suficiente frecuencia (energía) interaccionan con una sustancia, los electrones de las capas interiores del átomo se excitan a orbitales vacíos externos, o bien son eliminados completamente, ionizándose el átomo. El "agujero" de la capa interior se llena entonces con electrones de los orbitales externos. La energía disponible en este proceso de excitación se emite. La absorción de rayos X y la espectroscopia de emisión se usan en química y ciencias de los materiales para determinar la composición elemental y el enlace químico.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA FLUORESCENCIA ATÓMICA Se trata de utilizar un haz de luz, por lo general luz ultravioleta, que excita los electrones de los átomos y provoca que emitan luz de una menor energía, generalmente luz visible. Los átomos de ciertos elementos pueden fluorescer emitiendo luz en diferentes direcciones.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS ESPECTROSCOPÍA ATÓMICA FLUORESCENCIA ATÓMICA (EJEMPLOS) SCHEELITA (WOLFRAMIO) WILEMITA (SILICATOS) JUGUETES FOSFORESCENTES CALCITA ROJA (CARBONATO DE CALCIO)

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS ESPECTROSCOPÍA MOLECULAR Estudia la respuesta de las moléculas a una radiación de baja energía (IR), que varía los movimientos rotacionales y vibracionales de los átomos y de sus enlaces moleculares. INFRARROJA (IR) UV – Visible (UV – Visible) FLUORESCENCIA MOLECULAR (UV - Visible) DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (Radiofrecuencias)

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS ESPECTROSCOPÍA MOLECULAR INFRARROJA Tipo de espectrometría de absorción que utiliza la región infrarroja del espectro electromagnético. Como las demás técnicas espectroscópicas, puede ser utilizada para identificar un compuesto o investigar la composición de una muestra. RMN Analiza las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos. Se usa para determinar la estructura del compuesto.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS ESPECTROSCOPÍA MOLECULAR FLUORESCENCIA MOLECULAR Utiliza un haz de luz, por lo general luz ultravioleta, que excita los electrones de las moléculas de ciertos compuestos y provoca que emitan luz de una menor energía, generalmente luz visible. UV - Visible Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano. En esta región del espectro electromagnético, las moléculas se someten a transiciones electrónicas.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS ESPECTROMETRÍA DE MASAS Separa las partículas por su diferente relación masa/carga. No utiliza ningún tipo de radiación electromagnética. Interacción de especies cargadas con campos magnéticos y/o eléctricos, dando lugar a un espectro de masas. El término "espectroscopia de masas" está anticuado, ya que la técnica es principalmente una forma de medida, aunque produzca realmente un espectro para la observación. Este espectro tiene la masa (m) como variable, pero la medida es esencialmente de la energía cinética de la partícula. DATOS ESPECTROSCÓPICOS DE LOS ELEMENTOS

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS TÉCNICAS NO ESPECTROSCÓPICAS (Métodos instrumentales) CROMATOGRÁFICAS. Para clasificar y determinar los componentes de una mezcla, basándose en las diferentes velocidades de migración de dichos componentes. ELECTROQUÍMICAS Estudian una sustancia mediante la medida del potencial eléctrico y la corriente eléctrica en una celda electroquímica que contiene a esa sustancia.

1.2 MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE SUSTANCIAS TÉCNICAS NO ESPECTROSCÓPICAS (Métodos clásicos) GRAVIMETRÍA. Determinación de la masa de un material pesando la muestra antes y después de una transformación. VOLUMETRÍA Medida del volumen de una sustancia de concentración conocida que reacciona totalmente con la sustancia que hay que analizar. EJERCICIO 18 al 21 Ver EJEMPLO 4

DISOLUCIONES Sistemas homogéneos formados por diferentes sustancias puras. (Componentes de la disolución) - Soluto - Disolvente COMPOSICIÓN DE UNA DISOLUCIÓN Porcentaje en masa Porcentaje en volumen Fracción molar Molaridad Molalidad Disoluciones: - Diluídas - Concentradas - Saturadas

DISOLUCIONES SOLUBILIDAD EJERCICIO 3, 31 – 33, 37 – 40, 42 Máxima concentración de la disolución entre dos sustancias a una T determinada. SÓLIDOS Al aumentar la T, aumenta la solubilidad. (Aumenta la energía de las partículas, se facilitan las interacciones entre el soluto y el disolvente). (Excepción: las sales de sulfato de cerio (III) y carbonato de litio) GASES en un disolvente líquido. La solubilidad disminuye al aumentar la temperatura y aumenta al aumentar la presión. EJERCICIO 3, 31 – 33, 37 – 40, 42

PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES Las leyes de las propiedades coligativas solo se cumplen para solutos no volátiles y no iónicos. Aplicaciones Propiedades coligativas Propiedades constitutivas Dependen de la naturaleza del soluto. Dependen de la concentración del soluto. Densidad Ascenso ebullición Presión osmótica Viscosidad Disminución de la presión de vapor Descenso crioscópico Conductividad eléctrica Etc.

PRESIÓN OSMÓTICA Ecuación de van’t Hoff: PROCESO DE ÓSMOSIS La presión osmótica, π, es la presión que hay que aplicar para detener el flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable que la separa del disolvente puro. Ecuación de van’t Hoff: La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la disolución, expresada en mol · m–3

DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR Molécules en estado de vapor Molécules vaporizandose Moléculas condensando Moléculas en estado de vapor Moléculas vaporizándose Moléculas condensando Se denomina presión de vapor a la presión del gas en equilibrio con el líquido. Cuando se agrega un soluto no volátil a un disolvente puro, la presión de vapor de la disolución disminuye. Presión de vapor Del disolvente duro Presión de vapor de la disolución © grupo edebé

DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR El químico francés François-Marie Raoult (1830-1901). Ley de Raoult: La disminución de la presión de vapor de la disolución respecto a la del disolvente es directamente proporcional a la fracción molar de soluto.

ASCENSO EBULLOSCÓPICO Al añadir un soluto no volátil a un disolvente disminuye su presión de vapor, por lo que se necesita una temperatura mayor para que se igualen la presión de vapor y la atmosférica. La temperatura de ebullición de una disolución es mayor que la del disolvente puro. Esta diferencia de temperatura se denomina ascenso ebulloscópico, ∆Te. Las recetas de merengue italiano indican que debe añadirse el almíbar a las claras a 118 °C, que es la temperatura de ebullición de una disolución acuosa al 89 % en masa de azúcar.

DESCENSO CRIOSCÓPICO Al añadir un soluto no volátil a un disolvente disminuye su punto de fusión, ya que se necesita una temperatura menor para que el sistema se ordene como sólido y se congele. La temperatura de fusión de una disolución es menor que la del disolvente puro. Esta diferencia de temperatura se denomina descenso crioscópico, ∆Tf. Al añadir sal a la mezcla de agua y hielo, conseguimos mantener las bebidas frías durante más tiempo.

APLICACIONES EJERCICIO 34, 36,43 – 45, 48. 49, 53 — Desalinización del agua de mar por ósmosis inversa. — Anticongelante. — Determinación de la masa molar de un soluto. — Transporte ascendente del agua en las plantas. — Conservación de alimentos añadiendo azúcar o sal. Entra en el siguiente applet sobre el ascenso ebulloscópico y el descenso crioscópico: http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/propOfSoln/colligative.html ¡Experimenta y analiza los resultados obtenidos! — ¿Qué otras aplicaciones de las propiedades coligativas se te ocurren? — ¿Encuentras alguna relación entre estas propiedades de las disoluciones y los seres vivos? EJERCICIO 34, 36,43 – 45, 48. 49, 53