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

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

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.  Triclorosilano es un compuesto usado para la producción de silicona pura, a partir de la cual se elaboran chips MATERIALES

AGRICULTURA Olla de presión

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

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. agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno. Color - sabor - aspecto - textura 1.4

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

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

Se han identificado 117 elementos 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

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 La primera letra siempre es mayúscula La segunda letra es minúscula si se trata de un elemento Ejemplos Na Sodio Cr Cromo Mg Magnesio Co Cobalto Cu Cobre Fe Hierro

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 (H2O) Glucosa (C6H12O6) Amoniaco (NH3) 1.4

Clasificación de la materia Separación por métodos químicos 1.4

Estados de la materia Sólido Muy juntas Separadas Muy separadas Moléculas Poco Ligero Pueden moverse unas de otras Mucho Movimiento Muy difícil Difícil Fácil Comprimir Líquido Gas 1.5

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

Propiedades intensivas y extensivas 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,

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

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

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

Proceso endotérmico y exotérmico

Tabla 1.2 Unidades SI básicas Cantidad fundamental Nombre de la unidad Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Corriente eléctrica ampere A Temperatura kelvin K Cantidad de sustancia mol Intensidad luminosa candela cd 1.7

Masa: medida de la cantidad de materia. 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 103 g Peso: fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. 1 kg sobre la Tierra 0.1 kg sobre la Luna peso = c x masa sobre la Tierra sobre la Luna 1.7

Volumen: la unidad de volumen derivada del SI es el metro cúbico (m3). 1 cm3 = (1 x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3 1 dm3 = (1 x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3 1 L = 1000 mL = 1000 cm2 = 1 dm3 1 mL = 1 cm3 1 Litro 1 m3 = 1000 L Matraz volumétrico 1.7

Tabla1.3 Prefijos utilizados con unidades SI Prefijo Símbolo Significado Tera- T 1012 Giga- G 109 Mega- M 106 Kilo- k 103 Deci- d 10-1 Centi- c 10-2 Milli- m 10-3 Micro- 10-6 Nano- n 10-9 Pico- p 10-12 1.7

Densidad: la unidad derivada del SI para la densidad es el kg/m3 1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3 densidad = masa volumen d = m V Un pedazo de metal de platino con una densidad de 21.5 g/cm3 tiene un volumen de 4.49 cm3. ¿Cuál es su masa? d = m V m = d x V = 21.5 g/cm3 x 4.49 cm3 = 96.5 g 1.7

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

Comparación de las tres escalas de temperatura Punto de ebullición del agua K = 0C + 273.15 273 K = 0 0C 373 K = 100 0C Temperatura corporal normal Temperatura Ambiente Punto de congelación del agua 0F = x 0C + 32 9 5 32 0F = 0 0C 212 0F = 100 0C 1.7

Convertir 172.9 0F a grados Celsius. 0F = x 0C + 32 9 5 0F – 32 = x 0C 9 5 x (0F – 32) = 0C 9 5 0C = x (0F – 32) 9 5 0C = x (172.9 – 32) = 78.3 9 5 1.7

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

Cifras significativas Cualquier dígito que no es cero es significativo 1.234 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 0.00420 g 3 cifras significativas 1.8

¿Cuántas cifras significativas están en cada una de las medidas siguientes? 24 mL 2 cifras significativas 3001 g 4 cifras significativas 0.0320 m3 3 cifras significativas 6.4 x 104 moléculas 2 cifras significativas 560 kg 2 cifras significativas 1.8

Cifras significativas Adición o sustracción La respuesta no puede tener más dígitos a la derecha del punto decimal que cualquiera de los números originales. 89.332 1.1 + 90.432 una cifra significativa después del punto decimal redondeo a 90.4 3.70 -2.9133 0.7867 dos cifra significativa después del punto decimal redondeo a 0.79 1.8

Cifras significativas 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. 4.51 x 3.6666 = 16.536366 = 16.5 3 cifra sig redondeo a 3 cifra sig 6.8 ÷ 112.04 = 0.0606926 = 0.061 2 cifra sig redondeo a 2 cifra sig 1.8

Cifras significativas 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? 6.64 + 6.68 + 6.70 3 = 6.67333 = 6.67 = 7 Porque 3 es un número exacto 1.8

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

Notación científica El número de átomos en 12 g de carbono: 602,200,000,000,000,000,000,000 6.022 x 1023 La masa de un solo átomo de carbono en gramos: 0.00000000000000000000000199 1.99 x 10-23 N x 10n N es un número entre 1 y 10 n es un entero positivo o negativo 1.8

Notación científica Adición o sustracción 568.762 0.00000772 mover decimal a la izquierda mover decimal a la derecha n > 0 n < 0 568.762 = 5.68762 x 102 0.00000772 = 7.72 x 10-6 Adición o sustracción Escribir cada cantidad con el mismo exponente n Combinar N1 y N2 El exponente, n, permanece igual 4.31 x 104 + 3.9 x 103 = 4.31 x 104 + 0.39 x 104 = 4.70 x 104 1.8

Notación científica Multiplicación División (4.0 x 10-5) x (7.0 x 103) = (4.0 x 7.0) x (10-5+3) = 28 x 10-2 = 2.8 x 10-1 Multiplicar N1 y N2 Sumar exponentes n1 y n2 División 8.5 x 104 ÷ 5.0 x 109 = (8.5 ÷ 5.0) x 104-9 = 1.7 x 10-5 Dividir N1 y N2 Restar exponentes n1 y n2 1.8