INTRODUCCION A LA QUIMICA GENERAL

Presentación del tema: "INTRODUCCION A LA QUIMICA GENERAL"— Transcripción de la presentación:

1 INTRODUCCION A LA QUIMICA GENERAL
Dra. Diana Chalco Quezada FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

2 LA QUIMICA Y LA RELACION CON LA VIDA
¿Cómo funciona el cuerpo humano? ¿Por qué la aspirina alivia el dolor de cabeza? ¿Es tóxica la sal común? ¿Por qué el hielo se derrite? ¿Por qué el agua se evapora? ¿Cómo utiliza nuestro cuerpo los alimentos? Todos somos químicamente dependientes Las sustancias químicas tienen efectos positivos y negativos

3 QUIMICA: DEFINICION Estudia las propiedades y el comportamiento de la materia. Es el estudio de la materia y de los cambios que la misma experimenta. Es la ciencia que se ocupa de todo tipo de materia, desde la más simple (átomos) hasta la más compleja (seres vivos). Ciencia que estudia la materia, su estructura, su composición, sus cambios, las leyes que rigen dichos cambios y su interrelación con la energía.

4 OBJETIVOS Estudiar la materia en cuanto a su composición, propiedades y transformaciones. Averiguar cómo los materiales pueden identificarse o distinguirse, no como objetos (vaso, llave), sino mas bien por las sustancias de que están formados dichos objetos (vidrio, hierro). Conocer las propiedades específicas de la clase de materia que puede estar formado cualquier cuerpo. La Química no está interesada en las propiedades accidentales o atributos tales como el tamaño y la forma. Estudiar las reacciones químicas (cambios o transformaciones), la posibilidad de su realización, la extensión en que tienen lugar, la velocidad con que se verifican y las relaciones cuantitativas entre las substancias que intervienen, además de la energía desprendida o absorbida en la misma.

5 OBJETIVOS Conocer la constitución de la materia, para identificar y diferenciar las substancias, comprender sus propiedades y establecer su comportamiento frente a otras clases de substancias o bajo la acción de cualquier forma de energía. La Química no se limita al estudio de las substancias que componen los seres vivos e inanimados existentes sobre la tierra, así como de las que constituyen las estrellas, sino lo que es más importante, extiende incluso su finalidad al descubrir incesantemente nuevas substancias que no se encuentran en la Naturaleza y cuyas propiedades y aplicaciones las hacen en muchísimos casos de incalculable valor.

6 RAMAS DE LA QUIMICA Rama Campo de estudio Ejemplo Química orgánica
Compuestos que contienen carbono en su estructura. Preparación de la aspirina (C9H8O4) Química inorgánica Sustancias que no contienen carbono. Funcionamiento de una batería de cobre. Química analítica Composición de una muestra: Cualitativa y cuantitativamente. Análisis de las aguas residuales de una industria. Fisicoquímica Estructura de las sustancias, la rapidez con que reaccionan y el papel del calor en los cambios químicos. Cambios que se presentan en la fusión del hielo. Bioquímica Reacciones química de los seres vivos. Comprensión del mecanismo de la asimilación de alimentos.

7 DIVISION DE LA QUIMICA Debido a la gran amplitud y desarrollo, la Química se divide en: 1. Química General: Estudia los fundamentos o principios básicos comunes a todas las ramas de la ciencia química. 2. Química Descriptiva: Estudia las propiedades y obtención de cada sustancia químicamente pura en forma particular. Podemos subdividirla en: Química Inorgánica: Estudia todas las sustancias del reino mineral Química Orgánica: Estudia todas las sustancias que contienen carbono

8 DIVISION DE LA QUIMICA 3. Química Analítica: Estudia las técnicas para identificar, separar y cuantificar las sustancias orgánicas e inorgánicas de elementos presentes en un compuesto químico. Se subdivide en: Cualitativa 3.2. Cuantitativa

9 DIVISION DE LA QUIMICA 4. Química Aplicada: Bioquímica: Ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos 4.2. Fisicoquímica: Estructura de las sustancias y la rapidez que reaccionan Química Industrial: Estudia la aplicación de procesos químicos en industria Petroquímica: Dedicada a obtener derivados químicos del petróleo Geoquímica: Estudia la composición y dinámica de los elementos químicos en la Tierra Astroquímica: Es la ciencia que se ocupa del estudio de la composición química de los astros Farmoquímica: Estudia las propiedades de las sustancias químicas y su acción nociva o benéfica en los seres vivos.

10 MATERIA La materia es todo lo que tiene masa, es decir se puede pesar. Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. La materia es de lo que están hechos todos los objetos materiales. La madera, la arena, el agua, el aire, las personas tienen masa. La masa es una medida de la cantidad de materia que contiene un objeto. La unidad SI de masa es el kilogramo. Cuánto mayor es la masa, más difícil es cambiar su velocidad.

11 MASA Y PESO La masa mide la cantidad de materia que contiene un cuerpo. El peso mide una fuerza que resulta de la atracción que ejerce la tierra sobre los cuerpos. El peso mide la fuerza de atracción entre nuestro planeta y la masa en cuestión. El peso varía con la gravedad, la masa no.

12 PROPIEDADES DE LA MATERIA
PROPIEDADES GENERALES: Son las comunes a todos los cuerpos: sólidos, líquidos y gaseosos. Ejm: masa, peso, volumen, porosidad, impenetrabilidad, inercia. PROPIEDADES ESPECIFICAS: No son comunes a todos los cuerpos, sino a ciertos estados de la materia. Sirven para identificar sustancias. Ejm: viscosidad, dureza, punto de ebullición.

13 PROPIEDADES DE LA MATERIA
Las propiedades físicas y químicas sirven para diferenciar las sustancias entre sí. PROPIEDADES FISICAS: Son aquellas que se pueden observar y especificar sin hacer referencia a alguna otra sustancia o cambiar la composición de la sustancia. Pueden ser: olor, color, densidad, punto de fusión, de ebullición, etc. PROPIEDADES QUIMICAS: Son las que describen cómo reacciona una sustancia frente a otras. Estas se manifiestan como cambios de composición, es decir experimentan cambios químicos.

14 PROPIEDADES DE LA MATERIA
PROPIEDADES INTENSIVAS, INTRINSECAS O ESPECIFICAS: no dependen de la cantidad de muestra que se está examinando. Por ejemplo: temperatura, color. PROPIEDADES EXTENSIVAS, EXTRINSECAS O GENERALES: dependen de la cantidad de muestra, e incluyen mediciones de masa y volumen. Por ejemplo: masa, peso, volumen, tamaño.

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16 ESTADOS DE LA MATERIA Son tres: sólido, líquido, gaseoso.
Los sólidos conservan su forma y su volumen, son rígidos. Las moléculas están firmemente unidas entre sí y apenas pueden moverse de sus posiciones. Los líquidos conservan su volumen pero adoptan la forma del recipiente que los contiene. Las moléculas están más cercanas y se mueven rápido. Los gases no conservan su forma ni su volumen, se ajusta al volumen y a la forma del recipiente que lo contiene. En un gas las moléculas están muy separadas y se mueven a alta velocidad. Agua

17 ESTADOS DE LA MATERIA Estado plasma, similar al estado gaseoso, no tienen volumen definido y adoptan la forma del recipiente que los contiene.  pero a diferencia del gas, el plasma bajo la influencia de un campo magnético puede formar estructuras como filamentos, rayos y capas dobles. Es un estado en el cual los átomos se mueven libremente, cuanto mas alta la temperatura, más rápido se mueven, a tal punto que cuando colisionan se produce un desprendimiento de electrones, por lo que queda cargado positivamente. Sus propiedades físicas son parecidas a las de un gas muy denso. Se da a altas temperaturas. Es un gas ionizado (ha perdido o ganado electrones). Estado Bose Einstein, todos los átomos se encuentran en el mismo lugar (apilados); se presenta a temperaturas extremadamente bajas, (cero absoluto), los átomos pierden su identidad y se junta en una masa común denominada superátomo o superfluído. Helio-4

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19 EJEMPLOS DE PLASMA ARTIFICIALES Televisores y monitores.
Tubos fluorescentes Soldaduras. TERRESTRES Los rayos Aurora boreal ESPACIALES Estrellas Vientos solares Medio intergalactico Medio interplanetario

20 ESTADOS DE LA MATERIA Estados de la materia Sólido Líquido Gaseoso
Forma Definida Del recipiente Volumen Definido Compresibilidad Despreciable Muy poca Alta Fuerza entre sus partículas Muy fuerte Media Casi nula Ejemplo Azúcar Gasolina Aire

21 CAMBIOS DE ESTADO Los factores que determinan cambios de estado físico a otro, son: Elevación o disminución de temperatura. Elevación o disminución de presión. La tensión de vapor de un cuerpo. El estado de cohesión o agregación molecular. La composición química de las sustancias.

22 CAMBIOS DE ESTADO SOLIDO A LIQUIDO = FUSION SOLIDO A GAS = SUBLIMACION
LIQUIDO A SOLIDO = SOLIDIFICACION LIQUIDO A GAS = VAPORIZACION GAS A SOLIDO = CRISTALIZACION GAS A LIQUIDO = CONDENSACION

23 CAMBIOS DE ESTADO

24 CAMBIOS DE ESTADO

25 MATERIA: SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS
SUSTANCIAS PURAS O COMPUESTOS PUROS: Elementos (Na, Ca, K) Compuestos ( H2O agua) Tienen composición definida o fija y se pueden descomponer por medios químicos en dos o más elementos diferentes. Ejemplo: agua, contiene 11% de hidrógeno y 89% de oxígeno. MEZCLAS: Homogéneas (solución de cloruro de sodio, sus componentes no se distinguen) Heterogéneas (agua y aceite, sus componentes se distinguen con facilidad)2

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27 MATERIA: ELEMENTOS Los elementos son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más sencillas, a partir de los cuales se construyen todas las cosas materiales. En la actualidad se conocen 118 elementos Ejm: plata, oro, cobre, etc. Los elementos están formados por átomos. Los nombres de los elementos se representan mediante símbolos. Existen dos reglas para escribir un símbolo correctamente: - Si el símbolo es una sola letra ésta debe ser mayúscula. Ejm. C (carbono), H (hidrógeno), S (azufre). - Si el símbolo tiene dos o tres letras la primera es mayúscula y las demás son minúsculas. Ejm. Na (sodio), Hg (mercurio), Cl (cloro).

28 MATERIA: ELEMENTOS Alrededor de 90 elementos se han encontrado de forma natural. Los restantes se han producido de manera sintética mediante reacciones nucleares, aunque pequeñas cantidades de algunos de ellos también pueden existir de forma natural. La fórmula de los químicos describen los compuestos usando los símbolos químicos de los átomos enlazados. El orden de estos en los compuestos inorgánicos va desde el más electronegativo a la derecha. Por ejemplo en el NaCl, el cloro que es más electronegativo que el sodio. 

29 MATERIA: COMPUESTOS Ejm: H2SO4, H2CO3, Al(OH)3, Ba2Cl
Los compuestos son sustancias puras constituidas por dos o más elementos combinados en proporciones fijas. Un compuesto es la sustancia que resulta de la unión de dos o más elementos químicos, combinados en cantidades exactas y fijas a través de enlaces químicos. Las propiedades de los compuestos son distintas a las de los elementos que los forman. Cada compuesto tiene un nombre y una fórmula. Esta fórmula indica cuántos átomos de cada elemento tiene el compuesto. Ejm: H2SO4, H2CO3, Al(OH)3, Ba2Cl

30 MATERIA: MEZCLAS MEZCLAS: Su composición puede variar, su unión es sólo aparente, ya que los componentes no pierden sus características originales. Ej: malteada: la proporción de leche, helado y saborizante pueden cambiar según la persona que la prepara. Las sustancias que constituyen una mezcla se llaman componentes y conservan sus propiedades físicas y químicas originales.

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32 SEPARACION DE MEZCLAS MEZCLAS SOLIDOS Tamización Magnetismo Levigación
Diferencia en color MEZCLA SOLIDO-LIQUIDO Decantación Filtración Centrifugación Evaporación MEZCLA LIQUIDOS Destilación simple Destilación fraccionada Cromatografía

33 SEPARACION DE MEZCLAS

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35 MEZCLAS Y COMPUESTOS Característica Mezcla Compuesto Composición
Característica Mezcla Compuesto Composición Puede estar formada por elementos, compuestos o ambos en proporciones variables. Formados por dos o más elementos en proporción de masa definida y fija. Separación de componentes La separación se puede hacer mediante procedimientos físicos. Los elementos solo se pueden separar por métodos químicos. Identificación de los componentes Los componentes no pierden su identidad. No se asemeja a los elementos de los que está formado.

36 TABLA COMPARATIVA DE EJEMPLOS
Elementos Compuestos Mezcla homogénea Mezcla heterogénea Lingotes de oro Sal de mesa (NaCl) Agua de mar Agua y arena Papel de aluminio Azúcar (C12H22O11) Té de manzanilla Sopa de verduras Flor de azufre Alcohol etílico (C2H6O) Alcohol y agua Yoghurt con frutas Alambres de cobre Acetona (C3H6O) Aire (nitrógeno y oxígeno principalmente) Mosaico de granito Clavos de hierro Agua (H2O) Bronce (cobre y estaño) Madera .

37 CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS
CAMBIO FISICO: las sustancias cambian su apariencia física pero no su composición, no cambian sus propiedades esenciales. Por ejemplo: cambios de estado, dilatación, fragmentación, disoluciones. Son cambios reversibles. CAMBIO QUIMICO: llamados también reacciones químicas, las sustancias se transforman en sustancias químicamente distintas, cambian sus propiedades. Por ejemplo: oxidación, fermentación, putrefacción. Son cambios irreversibles.

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39 PROPIEDAD Y CAMBIO FISICO
Propiedad física Cambio físico Punto de fusión Fusión de una sustancia Solubilidad Disolver una sustancia Tamaño Cortar un material

40 PROPIEDAD Y CAMBIO QUIMICO
Propiedad química Cambio químico Combustión Quemar un papel Electrólisis del agua Separar los componentes del agua

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42 LEY DE LA CONSERVACION DE LA MASA
Ley de Lavoisier. Es el principio más importante de la Química. “La materia ni se crea ni se destruye, sólo se transforma”. En una reacción química la suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos. En una reacción química los átomos no desaparecen, simplemente se ordenan de otra manera.  Cuando se desarrollan cambios físicos o químicos se puede demostrar que la cantidad de materia (masa), antes y después de la transformación es igual.

43 LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS
Ley de la composición constante. Establece que un determinado compuesto puro siempre contiene los mismos elementos en exactamente las mismas proporciones en cualquier cantidad de masa.

44 MOLECULAS Las combinaciones de átomos del mismo o de diferentes elementos forman las moléculas (estructuras que conforman los compuestos químicos). Los átomos se unen por medio de fuerzas llamadas enlaces. Ejm: CO molécula de monóxido de carbono, formada por un átomo de carbono y un átomo de oxígeno. O2 molécula de oxígeno formada por dos átomos de oxígeno.

45 ENERGIA Capacidad que tiene un cuerpo o sistema para efectuar un trabajo o para transferir calor. Todos los cambios físicos y químicos están acompañados de energía. En todos los procesos la energía está presente de alguna forma. Los cambios físicos y químicos, y la formación de nuevos compuestos se dan gracias a cambios e la energía del sistema. “La materia puede convertirse en energía”

46 CLASES DE ENERGIA ENERGIA POTENCIAL: es la energía almacenada o acumulada que tiene un cuerpo, debida a la posición o a la composición química. ENERGIA CINETICA: es la energía que tiene un cuerpo que en virtud de su movimiento.

47 CLASES DE ENERGIA ENERGIA LUMINOSA O RADIANTE: se presenta en forma de ondas que pueden ser luminosa y visibles a simple vista (foco), o pueden ser invisibles (rayos UV del sol). ENERGIA TERMICA: se relaciona con la temperatura de un cuerpo (cocina). ENERGIA NUCLEAR: se produce por ruptura en cadena de átomos, liberando energía en forma extraordinaria. ENERGIA ELECTRICA: es la que poseen las cargas eléctricas en reposo o en movimiento. ENERGIA QUIMICA: es la que posee una sustancia química, es decir la energía contenida en sus moléculas (alimentos).

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49 CAMBIOS DE ENERGIA Una forma de energía se puede transformar en otra.
La luz del sol se transforma en energía química en la fotosíntesis. En la combustión, la energía química se transforma en luz y calor. La energía eléctrica se transforma en luz y calor en los rayos. La energía química se transforma en energía mecánica en los seres vivos.

50 CAMBIOS DE ENERGIA El agua que está en la parte superior de una presa tiene energía potencial debido a la fuerza gravitacional. Cuando se permite que el agua fluya por una turbina, hacia un nivel inferior, la energía potencial se convierte en energía cinética (energía de movimiento). Conforme el agua cae, su energía potencial disminuye y su energía cinética aumenta. La turbina convierte parte de la energía cinética del agua en energía eléctrica. La electricidad así producida se transporta por medio de cables hasta los hogares y fábricas, donde se puede transformar en energía lumínica, energía calorífica o energía mecánica.

51 FORMAS DE ENERGIA Y SU FUENTE
Forma de energía Fuente Energía calorífica Combustión de carbón, madera, petróleo, gas natural, gasolina y otros combustibles. Energía eléctrica Plantas hidroeléctricas o termoeléctricas. Energía química Reacciones química. Energía hidráulica Corrientes de agua. Energía eólica Movimiento del aire. Energía nuclear Ruptura del núcleo atómica mediante la fisión nuclear. Biomasa Cultivar plantas y quemarlas para producir energía. Energía lunar Potencia de las mareas Energía geotérmica Fuerzas gravitaciones y radiactividad natural en el interior de la tierra (géiseres y volcanes). Energía radiante Onda electromagnéticas (ondas de radio, rayos luminosos, etc.)

52 LEY DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA
Joule y Meyer: “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Una misma cantidad de energía puede manifestarse de maneras diferentes, pero su valor neto es igual al inicio y al final del proceso. Se pueden relacionar las dos leyes por medio de la ecuación: ΔE= Δmc² c= velocidad de la luz 2,998 x 10⁸ m/s Einstein: Cuando alguna masa es convertida en energía, la energía liberada es igual a la masa consumida por la velocidad de la luz al cuadrado.

53 LEY DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA
Teoría de Einstein: “Si aumenta la masa de un cuerpo, aumenta su energía, y viceversa”

54 MEDIDA DE LA ENERGIA La forma de energía más común, el calor, es la energía que se transfiere de una sustancia a otra cuando existe una diferencia de temperatura entre ambas. La cantidad de calor obtenido o perdido por un objeto se mide en calorías o joules. Una caloría es igual a la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5° a 15.5°C.

55 CALOR Y TEMPERATURA Están muy relacionados entre sí, pero tienen diferentes conceptos. El calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo. Es una medida de cantidad, es decir, cuánta energía contiene una muestra. La temperatura es una medida de dicha energía. Es una medida de intensidad, es la cantidad de calor acumulado. El calor depende de la velocidad, del tamaño, del tipo y número de partículas. La temperatura , no. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía. EL CALOR ES ENERGÍA. LA TEMPERATURA NO ES ENERGÍA SINO UNA MEDIDA DE ELLA. El calor hace que la temperatura aumente o disminuya. Ejemplo: un vaso de agua a 70°C contiene menos calor que una tina de baño con agua a 60°C. Cuando dos cuerpos están a la misma temperatura, se dicen que están en “equilibrio térmico”.

56 DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA
Los dos recipientes tienen la misma temperatura pero diferente cantidad de calor.

57 MEDICION DE TEMPERATURA
La unidad SI de temperatura es el kelvin (K), aunque se emplea también la escala Celsius. Los grados de la escala Celsius y la escala Kelvin (escala absoluta: no tiene temperaturas negativas)) son de igual magnitud. Para convertir grados Celsius a Kelvin, basta con sumar 273 a la temperatura celsius. K = °C + 273

58 EQUIVALENCIAS ⁰K = ⁰C + 273 ⁰C = 5/9 (⁰F – 32) ⁰F = 9/5 ⁰C + 32
O también se puede calcular: Grado celsius a farenheit °F = (°C x 1.8) + 32 Grado farenheit a celsius. °C = (°F – 32) ÷ 1.8

59 MEDICION DE CALOR La unidad SI de calor es el joule (J), pero también se puede emplear la caloría (cal). 1 cal = 4,184 J 1000 cal = 1kcal = 4184 J Una caloría es la cantidad de calor que se necesita para elevar la temperatura de 1 g de agua 1°C. En los alimentos, se emplea la Caloría grande o kilocaloría (kcal).

60 CALOR ESPECIFICO Energía que se manifiesta por un aumento de temperatura y procede de la transformación de otras energías. Es originada por los movimientos vibratorios de los átomos y las moléculas que forman los cuerpos. Es la cantidad de calor (número de joules requeridos ) que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura de 1g de sustancia en 1 grado Celsio; ó 1Kg de sustancia en 1K. Es una relación entre calor y cambio de temperatura. Q (cantidad de calor) = Ce.m.∆T Ce= Joules/Kg. K Ce= cal/g . °C

61 PRECISION Y EXACTITUD PRECISION: Es una medida de la cercanía de diversos valores. EXACTITUD: indica qué tanto las mediciones individuales están en concordancia con el valor real. Un valor preciso puede ser inexacto.

62 ANALISIS DIMENSIONAL Es una forma sistemática de resolver problemas numéricos. Resultado(unid.deseada) = cantid.conoc. X unid.desead./unid.dada factor de conversion

63 SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS

64 SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS

65 SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS