Quimica 1 La Materia
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2 Ing. Fernando Yépez, MBA.
Aplicar los conceptos teóricos de la ciencia
química con la realidad cotidiana. Manejar
instrumentos, materiales equipos soluciones y
seguridad dentro del laboratorio. Concienciar
al estudiante sobre el impacto ambiental.
OBJETIVOS GENERALES DE LA MATERIA
3
Ing. Fernando Yépez, MBA.
Materia, Estructura
Atómica y su
relación con la
Tabla periódica
UNIDAD 1
4 Ing. Fernando Yépez, MBA.
Química y materia: Definición, Clasificación.
Propiedades de la Materia.
Estados de la materia.
Diferencia entre mezcla y combinación.
Tipos de separación física.
Teorías atómicas, partículas subnucleares.
Números Cuánticos.
Distribución electrónica.
Tabla Periódica.
SUBTEMAS
5
Bibliografía *Química. Chang, 7ª Edición, Mc Graw-Hill, Mexico. 2002.
*Química. La Ciencia Central. T. L. Brown ,H. E. Lemay and B. Bursten. 9ª Edición, Pearson Education, 2004.
*Química General. K. W. Whitten, R. E. Davis y M. L. Peck, Mc Graw-Hill, 5ª Edición, 1998.
*Química General. D. Ebbing, Mc Graw-Hill, 5ª Edición, 1996.
Bibliografía Complementaria * Fundamentos de Química, Bucheli F., Ecuador 2008.
* Teoría de Química General. Manual de Laboratorio. Cepeda, Quito, 2013.
* Chemistry. The Central Science. T. L. Brown, H. E. Lemay and B. Bursten. 7th Edition, 1997.
* Chemistry. S.Zumdahl. D.C.Heath and Co. 1986
*General Chemistry. Edition. D. A. McQuarrie and P.A. Rock. W.H.Freeman and Co. 1987.
6 Ing. Fernando Yépez, MBA.
Es una parte de la ciencia que se ocupa del
estudio de la composición, estructura,
propiedades y transformaciones de la materia, de
la interpretación teórica de las mismas, de los
cambios energéticos que tienen lugar en las
citadas transformaciones y de los efectos
producidos sobre ellas al añadir o extraer energía
en cualquiera de sus formas.
7 Ing. Fernando Yépez, MBA.
…el hielo se derrite?
…el agua se evapora?
…las baterías generan electricidad?
…congelamos los alimentos?
…hay plásticos mas resistentes que otros?
…tomamos medicamentos cuando nos enfermamos?
…las hojas de los árboles se ponen rojas en otoño?
¿Por qué ESTUDIAR QUÍMICA?
C. Sociales
Física
Matemáticas
Química
Los seres vivos
La sociedad La materia
Los cálculos o mediciones
Relación de la química con otras ciencias
Biología
10
Cualquier cosa que tenga masa y volumen (todo lo que está en el universo), ocupa un espacio y posee los atributos de gravedad e inercia.
*Definición de materia
LA MATERIA
11
La cantidad de materia de un cuerpo viene medido por su masa que vamos a diferenciar del peso
*Masa: es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Es más difícil empujar un camión que un vehículo pequeño. La cantidad de masa hace la diferencia.
*Peso: medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto o la acción de la fuerza de la gravedad sobre la masa de un objeto en particular. En las proximidades de la Tierra, y mientras no haya una causa que lo impida, todos los objetos caen animados de una aceleración (g) por lo que están sometidos a una fuerza constante, que es el peso.
*Los objetos diferentes son atraídos por fuerzas gravitatorias de magnitud distinta. La fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto de masa m se puede expresar matemáticamente por la expresión
P = m · g
*La aceleración de la gravedad, g, es la misma para todas las masas situadas en un mismo punto, pero varía ligeramente de un lugar a otro de la superficie terrestre.
*La masa de un astronauta es la misma en la tierra y en la luna. El peso en la luna es seis veces menor de su peso en la tierra
12 Ing. Fernando Yépez, MBA.
Materia
1. Estados físicos 2. Clasificación 3. Propiedades
• Sustancias puras
• Mezclas
• Sólido
• Líquido
• Gaseoso
• Plasma
• Radiante (radiación cósmica)
• Generales
• Específicas
Todo lo que tiene masa y
por tanto, también ocupa
espacio.
• Físicas
• Químicas
1. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA
Partículas muy cercanas Partículas menos cercanas Partículas más lejanas
y muy organizadas. y más desorganizadas. y muy desorganizadas.
Fase:
Parte
físicamente
distinta y
homogénea de
la materia.
Cada Estado
Físico (s, l, g)
es un tipo de
Fase
Fases
Condensadas
Fase acuosa
(ac): la que
contiene agua.
Propiedades de Sólidos,
Líquidos y Gases
SÓLIDO LÍQUIDO GAS
Forma fija Forma del recipiente Forma del recipiente
Volumen fijo Volumen fijo Volumen del recipiente
No se pueden
comprimir
No se pueden
comprimir
Se pueden comprimir
No fluyen Fluyen Fluyen
Estado de alta energía de la materia, similar al gaseoso pero compuesto de electrones y núcleos enteros, discretos y aislados en vez de átomos o moléculas.
Plasma
Sólido fusión
Líquido evaporación
Gas (vapor)
Licuación - condensación solidificación
Cambios de estado
sublimación
Sublimación regresiva
A) SUSTANCIA PURA
Sustancia química individual, elemento o
compuesto, compuesta de la misma clase
de materia y con partículas idénticas en
todas sus partes.
es materia que tiene propiedades
y composición definidas
Sustancia pura
Por ejemplo: Agua (H2O)
Sal (NaCl)
Amoniaco (NH3)
Mercurio (Hg)
Cobre (Cu)
Oxigeno (O2)
“Elementos”
“ Compuestos”
“Todas las sustancias puras son
elementos o compuestos”
Material compuesto de un solo tipo de átomos.
Sustancia que no se puede descomponer en sustancias
más simples por medios químicos o físicos.
Ejemplos:
Sodio, aluminio, hierro, magnesio …..(Todos los elementos
de la tabla periódica)
a) Elementos
Los elementos conocidos en la
actualidad son 116, los que varían en su
abundancia. El 90% de la corteza terrestre
consta de 5 elementos, oxígeno (O2),
silicio (Si), aluminio (Al), hierro (Fe), y
calcio (Ca). Los elementos poseen
abreviaturas llamadas símbolos químicos y
están organizados en la tabla periódica de
los elementos
Hg - Mercurio
Ni - Niquel
P - Fósforo
b) Compuestos
Sustancia pura constituida por dos o más
elementos combinados unos con otros
químicamente en proporciones fijas
Son sustancias puras que se pueden
descomponer en otras más simples por
medio de un proceso químico
Ejemplos:
Agua, azúcar, sal común,
amoniaco, alcohol etilico
sulfuro de hidrógeno
Los compuestos son sustancias formadas por la unión
de dos o más elementos. Pueden descomponerse en sus
elementos constituyentes Por ejemplo el agua líquida se descompone por acción de la
corriente eléctrica en hidrógeno y oxígeno, siendo el volumen del
hidrógeno generado el doble que el del oxígeno
El agua pura, cualquiera que sea su origen, siempre consiste
de un 11% de H y un 89 % de O
Corresponde a dos átomos de H y uno de O por molécula de agua
“La composición elemental de un compuesto puro siempre es
la misma, independiente de su origen “
La ley de la composición constante o ley de
las proporciones definidas
B) MEZCLA
– Jugo de naranja
– Aire
– Azúcar disuelto en agua
Material constituído por dos o más sustancias que
pueden estar en proporciones variables y no se
combinan químicamente, por lo que además, se
pueden separar por medios físicos.
Ejemplos:
La materia que nos rodea no es químicamente pura
AIRE (gas) - GASOLINA (líquido) - CONCRETO (sólido)
Las mezclas son combinaciones de dos o mas sustancias en las que cada sustancia mantiene sus propiedades e identidad química.
Las sustancias que componen una mezcla se denominan componentes de la mezcla.
Son mezclas que son uniformes Son mezclas que carecen de en todos sus puntos. Estas mezclas una composición y aspecto son denominadas SOLUCIONES. uniforme en todos sus (Aire N2 y O2, Salmuera, puntos. Agua y Aceite
Soldadura (Sn y Pb)
Heterogéneas Homogéneas
Mezclas
Homogénea (disolución)
– Mezcla que tiene la misma composición y propiedades en todas sus partes.
– Es uniforme en toda su extención
– No es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos
Ejemplo: – Soluciones (transparente)
– Aleaciones (bronce, laton, acero)
– Mezclas de líquidos o sólidos misibles
Tipo de mezcla
Soluciones Agua azucarada:
mezcla homogénea
– Mezcla de sustancias cuya composición y propiedades no son uniformes en todas sus partes.
– Es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos.
Ejemplo: – Suspensión (Puede ser opaca )
– Aceite y agua
– Mezclas de líquidos o sólidos inmisibles
Heterogénea
Coloides
Suspensiones
Pizza:
Mezcla heterogénea
Tipo de mezcla
Elemento:
Elemento:
Compuesto:
Mezcla:
Representación de la Materia a Escala Molecular
Átomos de una sola clase.
Átomos de una sola clase
unidos mediante
enlace químico.
Átomos de dos o más clases
unidos mediante
enlace químico.
Dos o más elementos o compuestos
unidos físicamente.
Generales Específicas
Presentes en todo cuerpo
sin excepción al margen
de su estado físico.
Caracterizan a la materia
permitiendo su diferenciación e
identificación impenetrabilidad
peso
volumen
masa
inercia
Físicas Químicas
a su vez
pueden ser Impresionan los sentidos sin
alterar su estructura o
composición interna o
molecular
Se manifiestan al alterar su
estructura interna o molecular
cuando interactúan con otras
sustancias
Extensivas Intensivas
Son
dependientes
de la
cantidad de
materia
Son
independientes
de la cantidad
de materia
Longitud
Calor ganado
o perdido
Energía cinética
y potencial
peso
pueden
ser
Color, olor, sabor
Compresibilidad,
expansibilidad
Punto de fusión y
ebullición
Viscosidad, tensión
superficial, densidad
Dureza, tenacidad,
maleabilidad, ductibilidad
Solubilidad, concentración, conductibilidad
Combustibilidad,
reactividad con
sustancias ácidas
o básicas
Por
ejemplo
3. PROPIEDADES DE LA MATERIA
32
Propiedades extrínsecas (extensivas o generales)
Son aquellas que varían con la cantidad de
materia considerada, son: peso, volumen y
longitud. Otras: inercia, extensión,
impenetrabilidad, divisivilidad, indestructibilidad,
atracción, adhesión, elasticidad, porosidad
Propiedades Generales y Específicas
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Propiedades intrínsecas (intensivas o específicas)
Son aquellas que no varían con la cantidad de
materia considerada, son: punto de fusión, punto
de ebullición, densidad, coeficiente de solubilidad,
índice de refracción, color, olor, sabor.
Propiedades Generales y Específicas
Propiedades específicas de la materia (Físicas y Químicas)
Físicas
Químicas
Pueden ser:
Son las características que dan a cada sustancia su
identidad única. Nos permiten identificar o
caracterizar una sustancia y distinguirla de otras
sustancias
Propiedades Físicas
Propiedades características de una
sustancia que identifica a ésta sin
provocar un cambio en su composición.
Son las que la sustancia tiene por sí
misma.
–Ejemplo: densidad, color, volumen,
conductividad térmica, punto de fusión.
son
Propiedades físicas
Punto de
ebullición
Color Elasticidad Conductividad eléctrica
Punto de Fusión Sabor Olor Disolución en agua
Brillo Suavidad Ductilidad Viscosidad (resistencia
al flujo)
Volatilidad Dureza Maleabilidad Densidad (Relación
masa/volumen)
Ejemplos
Densidad
La densidad es una propiedad física característica de la materia.
Por ejemplo, cuando decimos que el plomo es “pesado”, o que
el aluminio es “ligero”, en realidad nos referimos a la densidad
de estos metales.
La densidad de los sólidos se expresa en gramos por
centímetro cúbico (g/cm3) y la de un líquido en gramos por
mililitros (g/ml).
d = m/v
g/ ml ; g/ cm3
Cociente que se obtiene al dividir la
masa de un objeto entre su volumen
d líquidos d sólidos
Propiedades químicas
Propiedades características de una sustancia, relacionadas
con el modo como cambia la composición de una sustancia,
o como interactúa ésta con otras sustancias. Son las que
presentan una sustancia a medida que cambia o que
interactúa con otra sustancia.
–Ejemplo: corrosividad, inflamabilidad, reactividad frente a
ácido,
son
Propiedades químicas
Arde en el aire Se descompone cuando se
calienta
Reacciona con ciertos
metales
Hace explosión Reacciona con el agua Reacciona con ciertos
no metales
Mancha la
plata
Reacciona con ciertos
ácidos
Es tóxico
Inflamable Se oxida Se fermenta
Ejemplos
Cambios de la materia
Nos permiten identificar o caracterizar una
sustancia y distinguirla de otras
Cambios Físicos
Cambios Químicos
Pueden ser:
Cambios de la materia
CAMBIOS FÍSICOS: Los fenómenos físicos son reversibles, la
materia no sufre cambios en su estructura íntima, no se
forman nuevas sustancias. Se cambia la forma, el
tamaño, el estado de movimiento o el estado de
agregación, sigue siendo la misma sustancia. Ejemplo:
H2O (g) → H2O(l) disolver azúcar en agua
CAMBIOS QUÍMICOS: Los fenómenos químicos son
irreversibles, la materia si sufre cambios en su
estructura íntima, se forman sustancias diferentes con
nuevas propiedades (dejan de ser lo que eran). Ejemplo:
C3H8(g) + O2(g) → CO2(s) + H2O(l) quemar azúcar
Introducción
Decantación
Filtración
Destilación
Evaporación
Sublimación
Métodos físicos de separación de mezclas
Métodos físicos de separación de mezclas
La separación de mezclas se lleva a cabo
utilizando métodos físicos, basados en los
cambios de estado de las sustancias.
Los métodos físicos de separación de
sustancias no afectan la constitución ni las
propiedades de los componentes de las
mezclas.
Decantación
Se basa en la diferencia de densidad de los cuerpos. Se emplea para separar mezclas heterogéneas (líquidos inmiscibles).
Ejemplo: aceite vegetal y agua (líquido-líquido).
Filtración
Consiste en hacer pasar una mezcla
heterogénea (sólido – líquido) por un material
poroso muy fino, donde dicho material deja
pasar el líquido, reteniendo las partículas
sólidas.
Dicromato de cobre
Azufre
Mezcla
Filtro
Destilación
Método utilizado para separar los líquidos volátiles hirviendo la mezcla y recolectando el vapor condensado.
Este procedimiento de separación se basa en la diferencia del punto de ebullición de los componentes de la mezcla.
Evaporación
Técnica usada para
separar un sólido
disuelto en un
líquido.
En este caso, se
evapora el disolvente
quedando el sólido
en el fondo del
recipiente.
Cromatografía
Se basa en las diferentes
velocidades con que se mueve cada
una de las sustancias a través de un
medio poroso arrastradas por un
disolvente en movimiento.
Los componentes se separan
cuando estos manifiestan sus
diferentes afinidades por el filtro de
papel o bien el disolvente que
acciona.