clase 1, cap.1 materia y energía parte 1
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Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr. y Bruce E. Bursten
QUÍMICA LA CIENCIA CENTRAL11a edición
John D. BookstaverSt. Charles Community College, Cottleville, MO
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01Introducción:Materia y medición
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Materia ymedición Química
En esta ciencia estudiamos la materia y los cambios que experimenta.
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Materia ymedición Materia
Definimos materia como cualquier cosa que tiene masa y que ocupa un espacio.
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Materia ymedición Clasificación de la materia
Estado físicoEstado físico
Sólido Líquido Gas
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Materia ymedición Sólido
• Forma y volumen definidos
• Rígidos
• No se comprimen de forma apreciable
Las moléculas están firmemente sujetas unas a otras
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Materia ymedición Líquido
• Volumen definido
• Sin forma específica
• Toma la forma del recipiente
Las moléculas están empacadas más cerca unas
de otras, pero aún se mueven.
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Materia ymedición Gas
• No tiene volumen ni forma definida
• Se ajusta al volumen y la forma del recipiente
• Comprimible o expandible
Las moléculas están muy separadas y se mueven a
altas velocidades.
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Materia ymedición PLASMA
• Gas que se ha calentado a temperaturas elevadas.
• Los átomos se ionizan.
• Se encuentra plasma en una lámpara fluorescente, en el Sol y demás estrellas.
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Materia ymedición BOSE-EINSTEIN
• Gas que se ha enfriado a una temperatura próxima al cero absoluto.
• Los átomos pierden energía, y se unen para dar origen a un superconductor.
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Materia ymedición Estados de la materia
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Materia ymedición CAMBIOS DE ESTADO
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Materia ymedición Clasificación de la materia
Mezclas
Homogénea
Heterogénea
ComposiciónComposición
Elemento Compuesto
Sustancias puras
Materia que tiene Materia que tiene propiedades definidas y propiedades definidas y una composición que no una composición que no varía de una muestra a varía de una muestra a
otra.otra.
Combinaciones de dos o más sustancias y cada una conserva
su propia identidad química
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Materia ymedición Elementos
Sustancias que no pueden descomponerse en sustancias más
simples.
Sodio (Na)
• Se conocen 118
• Cada uno tiene un símbolo *
• Se organizan en la tabla periódica
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Materia ymedición Tabla periódica de los elementos
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Materia ymedición Abundancia
Corteza terrestre Cuerpo humano
En el UniversoEn Atmósfera
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Materia ymedición Compuestos
Se componen de dos o más elementos, por lo que contienen dos o más clases de
átomos.
AguaEtanol
• Composición constante (Ley de las proporciones definidas)
• Propiedades constantes
Amoniaco
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Materia ymedición Compuestos
Los compuestos pueden descomponerse en más partículas elementales.
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Materia ymedición Mezcla homogénea
• Son uniformes en todos sus puntos, aunque su composición puede variar.
• Ejemplo:
Se disuelve una cantidad determinada de azúcar en agua y se agita vigorosamente.
• También se denominan disolucionesDisolución gaseosa (aire)
Disolución líquida (agua y sirope)
Disolución sólida (aleaciones)
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Materia ymedición Mezcla heterogénea
• No tienen la misma composición, propiedades y aspecto en todos los puntos.
• Los componentes individuales permanecen físicamente separados y se pueden ver como tales.
• Ejemplos:ArenaRocasMadera
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Separaciónde mezclas
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Materia ymedición Destilación
La destilación utiliza las diferencias en los puntos de ebullición de las sustancias para separar una mezcla homogénea en sus componentes.
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Materia ymedición Filtración
En la filtración se separan las sustancias sólidas de los líquidos y las disoluciones.
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Materia ymedición Cromatografía
Esta técnica separa las sustancias con base en las diferencias en solubilidad de un disolvente.
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Materia ymedición Esquema de clasificación de la materia
¿Puede separarse por un proceso
físico?
¿Puede descomponerse por
un proceso químico?
¿Es totalmente uniforme?
SINO
SI NO SI NO
MATERIA
SUSTANCIA PURA
MEZCLA
ELEMENTO HOMOGÉNEA HETEROGÉNEACOMPUESTO
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Materia ymedición
Propiedades y cambios de la materia
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Materia ymedición Tipos de propiedades
• Propiedades intensivas…– Son independientes de la cantidad de
sustancia presente.• Densidad, punto de ebullición, color, etc.
• Propiedades extensivas…– Dependen de la cantidad de sustancia
presente.• Masa, volumen, energía, etc.
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Materia ymedición
Color
Olor
Punto de fusión,
Densidad,
Masa
Volumen etc
Físicas Químicas
Capacidad para reaccionar
Inflamabilidad,
Corrosividad, etc
Para observarla se debe Para observarla se debe realizar un cambio químico, realizar un cambio químico,
la sustancia cambia o la sustancia cambia o reacciona para formar otras reacciona para formar otras
sustancias.sustancias.
Propiedades de la materia
Se pueden medir sin Se pueden medir sin cambiar la identidad y la cambiar la identidad y la
composición de las composición de las sustancias.sustancias.
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Materia ymedición Tipos de cambios
• Cambios físicos– Estos son los cambios en la materia que no
modifican la composición de la sustancia.• Cambios de estado, temperatura, volumen, etc.
• Cambios químicos– Los cambios químicos resultan en nuevas
sustancias.• Combustión, oxidación, descomposición, etc.
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Materia ymedición Propiedades y cambios físicos
• Propiedad física:
Temperatura de ebullición del agua es 100ºC
• Cambio físico:
Ebullición del agua
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Materia ymedición Propiedades y cambios químicos
• Propiedad química:
Inflamabilidad del hidrógeno
• Cambio químico:
Transformación de hidrógeno y oxígeno en agua
H2O
O2
H2
Arder
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Materia ymedición Reacciones químicas
En el curso de una reacción química, las sustancias reactivas se transforman en nuevas sustancias.
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Materia ymedición
Unidades de medición
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Materia ymedición Unidades SI
• Système International d’Unités.• Una unidad fundamental distinta para cada
cantidad.
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Materia ymedición Sistema métrico
Los prefijos convierten las unidades fundamentales en unidades que son apropiadas para el objeto a medirse.
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Materia ymedición Volumen
• Las unidades métricas utilizadas más comúnmente para el volumen son el litro (L) y el mililitro (mL).– Un litro es un cubo de
1 dm de largo.
– Un mililitro es un cubo de 1 cm de largo.
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Materia ymedición Temperatura
Por definición, la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en una muestra.
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Materia ymedición Temperatura
• En mediciones científicas, se utilizan con mayor frecuencia las escalas Celsius y Kelvin.
• La escala Celsius se basa en las propiedades del agua.– 0ºC es el punto de
congelación del agua.– 100ºC es el punto de
ebullición del agua.
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Materia ymedición Temperatura
• El Kelvin es la unidad SI de la temperatura.
• Se basa en las propiedades de los gases.
• No hay temperaturas Kelvin negativas.
• K = °C + 273.15
∀ °C= 5/9 (°F-32)• °F=9/5 (°C) +32
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Materia ymedición Densidad
La densidad es una propiedad física de una sustancia.
d =mV
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Materia ymedición
Número exacto:Aquellos cuyo valor se conoce con exactitudTienen valores por definición o son enteros queresultan de contar algo.
Ejemplo se define 12 unidades para una docena,1 metro tiene 100 cm.
Número Inexacto:Aquellos que presentan incertidumbre.Los que se obtiene al medir
Ejemplo: si 10 estudiantes con 10 balanzas realizan una medición de la masa de una misma moneda, es probable que las diez mediciones varíen un poco.
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Materia ymedición Exactitud y precisión
Exactitud se refiere a que tanto coinciden las mediciones con el valor correcto y preciso es que tanto coincidan las mediciones entre si.
no
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Materia ymedición
Cifras significativas
Todos los dígitos de una medida incluyendo elúltimo (incierto)
Normas para asignar cifras significativas:
Son significativos todos los dígitos distintos de cero.Ejemplo:8723 tiene cuatro cifras significativas
Los ceros situados entre dos cifras significativas son significativos.105 tiene tres cifras significativas
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Materia ymedición
Los ceros a la izquierda de la primera cifrasignificativa no lo son.0,005 tiene una cifra significativa
Para números mayores que 1, los ceros a laderecha de la coma son significativos.8,00 tiene tres cifras significativas 0,0200 tiene tres cifras significativas
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Materia ymedición
Para números sin coma decimal, los ceros posteriores a la última cifra distinta de cero pueden o no considerarse significativos.
Así, para el número 70 podríamos considerar una o dos cifras significativas. Esta ambigüedad se evita utilizando la notación científica:
7 X 102 tiene una cifra significativa
7,0 X 102 tiene dos cifras significativas
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Materia ymedición
Cálculos con cifras significativas:
En la multiplicación y división el resultado seexpresa de acuerdo al numero con menoscifras significativas.
(6,221cm) . (5,2 cm) = 32,3492 cm
32 cm2
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Suma y resta:
El número no debe tener más dígitos a laderecha del punto decimal que cualquiera delos dígitos restantes.
20,4 1,32283 +104,722 por lo que el resultado es 105
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Materia ymedición Análisis dimensional
• Utilizamos el análisis dimensional para convertir una cantidad en otra.
• Por lo regular, el análisis dimensional utiliza factores de conversión
(ej., 1 in. (pulgada) = 2.54 cm)
1 in.
2.54 cm
2.54 cm
1 in.o
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Materia ymedición Análisis dimensional
Utiliza la forma del factor de conversión para colocar la unidad deseada en el numerador.
Unidad dada × = unidad deseadaunidad deseada
unidad dada
Factor de conversión
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Materia ymedición Análisis dimensional
• Por ejemplo, para convertir 8.00 m en pulgadas:– convertir m a cm.– convertir cm a in.
8.00 m100 cm
×1 m
×1 in.
2.54 cm= 315 in.
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Materia ymedición
EjerciciosCapítulo 1
PRÁCTICA SENCILLA
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Materia ymedición
1. ¿Cuál de las siguientes es una mezcla homogénea?
• aire
• nitrógeno
• cristales de yodo
• aderezo de queso para ensalada
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2. ¿Cuál de las siguientes es una sustancia pura?
• aire
• nitrógeno
• aderezo de queso para ensalada
• concreto
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Materia ymedición 3. ¿Cuál identificación es
incorrecta de los elementos enumerados?
• C – carbono
• Cd – cadmio
• Zn – circonio
• S -- azufre
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4. Identifique el cambio químico que ocurre cuando se sostiene un fósforo
sobre un objeto de metal.
• combustión de un fósforo
• el metal se calienta
• se condensa agua sobre el metal
• el humo desvía la luz
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28. ¿Cuál de los siguientes no es un estado de la materia?
• gaseoso
• sólido
• líquido
• vacío
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30. ¿Cuál de los siguientes incisos describe un cambio físico?
• combustión de carbón mineral
• agua hirviendo
• hacer que el pan suba con bicarbonato
• duraznos que se pudren
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31. ¿Cuál de los siguientes es un proceso físico?
• la formación de polietileno a partir de etileno
• la oxidación del hierro
• la condensación de vapor de agua
• hornear una patata
• el estallido de nitroglicerina
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32. ¿Cuál de los siguientes es un proceso químico?
• disolución de azúcar en agua
• ennegrecimiento de la plata
• trituración de piedra
• fusión de plomo
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Materia ymedición 33. Cuando se hace pasar una corriente
eléctrica por cierta sustancia se produce oxígeno y azufre.
Esta sustancia no puede ser un(a)• compuesto
• elemento
• mezcla
• sustancia pura
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35. ¿Cuál de las siguientes es una mezcla homogénea?
• niebla
• limaduras de hierro en arena
• suciedad
• gasolina
• agua lodosa
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36. ¿Cuál de los procesos siguientes no representa un
cambio físico?
• estallido de dinamita
• filtración de un sólido suspendido en un líquido
• evaporación de agua
• congelación de un líquido
• destilación de un líquido
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37. ¿Cuál de las siguientes no representa una propiedad física?
• color
• densidad
• solubilidad en agua
• reacción con oxígeno
• solubilidad en agua
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Materia ymedición 38. ¿Cual es el estado físico en el cual
la materia no tiene forma específica pero si posee volumen definido?
• gas
• sólido
• liquido
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39. Los sólidos tienen forma __________ y no son
apreciablemente__________.
• Definida, imcompresibles
• Definida, compresibles
• Indefinida, compresibles
• Indefinida, imcompresibles
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41. Una combinación de arena, sal y agua es un ejemplo de una
__________.
• mezcla homogénea
• compuesto
• mezcla heterogénea
• sustancia pura
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42. Cual de las siguientes es frecuentemente separada en sus
componentes más simples por técnicas simples tales como filtración o
decantación?
• compuestos
• mezcla homogénea
• elementos
• mezcla heterogénea
• disoluciones
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43. En cual de los siguientes casos la composición puede variar?
• sustancia pura
• elemento
• mezclas homogéneas y heterogéneas
• mezclas homogéneas
• mezclas heterogéneas
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45. Cual de las siguientes no es una propiedad física del agua?
• Hierve a 100ºC y 1atm de presión
• Se congela a 0ºC y 1 atm de presión
• Es incolora e inodora
• Existe en forma sólida, líquida y gas
• Reacciona fácilmente con potasio metálico para formar
hidróxido de potasio
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46. ¿Cuál de los siguientes ejemplos es una propiedad
física?
1.combustibilidad
2.corrosividad
3.explosividad
4.densidad