unidad 1 la química y las mediciones
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UNIDAD I
LA QUÍMICA Y LAS MEDICIONES
Prof. Mayra García PUCMM QMA-110
QUÍMICA
La Química es el estudio de la materia y de los cambios que experimenta.
La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa.
Composición: partes o componentes. Por ejemplo: H2O, 11.9% H y 88. 1% O.
Propiedades: características distintivas.
Propiedades físicas y químicas.
Clasificación de la materia
Materia
Elemento Compuesto Mezcla
homogénea (soluciones)
Mezcla heterogénea
Procesos físicos
Reacciones
químicas
Sustancia Mezcla
Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida y propiedades características. No se puede separar por métodos físicos
ejemplos: agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno
Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos.
• Se han identificado 117 elementos
• 92 elementos se encuentran en forma natural en la Tierra
oro, aluminio, plomo, oxígeno, carbono,
• el resto se ha obtenido por medios científicos
tecnecio, americio
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)
Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en proporciones variables y en la cual cada una conserva sus propiedades características.
Mezcla homogénea: la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Ej. Leche, jugo, soldadura
Mezcla heterogénea: la composición no es uniforme en todas partes. Ej. Concreto, virutas de hierro en arena
Los medios físicos pueden usarse para separar una mezcla
en sus componentes puros.
Símbolos químicos: Escritura de una o dos letras para
representar los elementos (la primera
mayúscula y la segunda minúscula)
Átomos: Es la unidad mas pequeña de un elemento químico
que mantiene su identidad y no es posible dividir
mediante procesos químicos
Algunas sustancias existen en la naturaleza como
átomos sencillos
Ej: los 6 gases nobles de la TP (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)
Molécula: Es un agregado de, por lo menos, dos átomos en una
colocación definida que se mantienen unidos a través
de fuerzas químicas
Los átomos pueden ser del
mismo elemento
O2, H2, N2, Br2, Cl2, O3 ………
Los átomos pueden ser de
elementos diferentes
CO, HCl, NH3, H2O…..
Una molécula puede ser elemento o compuesto
Ej: el hidrógeno gaseoso (H2) es un elemento puro que
consta de moléculas formadas por dos átomos de H
Sin embargo el monóxido de carbono (CO) es un
compuesto ya que está formado por átomos de dos
elementos diferentes, al mismo tiempo es una
molécula.
Iones: Un ion es una partícula cargada constituida por
un átomo o molécula que no es eléctricamente
neutra.
Conceptualmente esto se puede entender como que a
partir de un estado neutro se han ganado o perdido
electrones, y este fenómeno se conoce como ionización.
Los iones cargados negativamente,
producidos por la ganancia de electrones, se
conocen como aniones
Los iones cargados positivamente, consecuencia de una
pérdida de electrones, se conocen como cationes
Un ion conformado por un solo átomo se denomina ion
monoatómico : Na+, Cl-, Mg2+, O2-, Al3+, N3-
Un ión conformado por dos o más átomos se denomina ion
poliatómico: NH4+, CN-, CO3
2-, PO43-
Fórmulas químicas: Expresan la composición de las
moléculas y los compuestos por
medio de los símbolos químicos
Fórmula empírica indica el tipo de átomos presentes en un
compuesto y la relación entre el número de átomos de
cada clase. Siempre indica las proporciones enteras más
pequeñas entre los átomos de cada clase.
Compuestos iónicos: MgH2 , NaCl
Compuestos covalentes: H2O2 = HO
Fórmula molecular, indica el tipo de átomos presentes en
un compuesto molecular, y el número de átomos de cada
clase. Sólo tiene sentido hablar de fórmula molecular en
compuestos covalentes Ej: C6H12O6 , H2O
Ecuación química: Utiliza las fórmulas químicas para
mostrar en una reacción química las
sustancias que se combinan y las
que se producen
Un caso general de ecuación química sería:
a A + b B c C + d D
Los 3 estados de la materia
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DE GASES, LÍQUIDOS Y SÓLIDOS
Forma/volumen Densidad Compresibilidad Movimiento de las moléculas
GAS
Adoptan forma y volumen del recipiente
que los contiene
Baja Muy
compresibles
Compuestos de átomos o moléculas
en constante movimiento al azar
LÍQUIDO Volumen propio pero adopta la forma del
recipiente
Alta Ligeramente compresibles
Constante movimiento al azar, pero el espacio
libre es menor
SÓLIDO Tiene forma y
volumen propios Alta
Casi incomprensibles
Oscilan o vibran respecto a puntos
fijos
Una propiedad física no altera la composición o identidad
de la sustancia.
Una propiedad química altera la composición o identidad
de la(s) sustancia(s) involucradas).
El hidrógeno se quema en presencia del aire para formar agua.
Ejemplo: • cambios de estado (fusión del hielo, evaporación del agua)
• procesos de disolución (azúcar que se disuelve en agua)
• procesos de dilución ( diluir un ácido o un jugo concentrado)
Propiedad extensiva depende de la cantidad de
materia que se considere y es aditiva
Ej: masa, volumen, longitud
Propiedad intensiva no depende de cuánta
materia se considere ni es aditiva
Ej: densidad y temperatura
Las propiedades medibles de la materia pueden
ser: extensivas o intensivas
MEDICIONES
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 mol
Intensidad luminosa candela cd
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
mili- m 10-3
micro- m 10-6
nano- n 10-9
pico- p 10-12
Masa: medida de la cantidad de materia.
La unidad SI de masa es el kilogramo (kg)
1 kg = 1000 g = 103 g
Peso: fuerza que ejerce la gravedad
sobre un objeto.
Ej: una manzana
la masa es constante y no depende de su ubicación
el peso es variable pues depende de la ubicación (en la luna la manzana pesaría seis veces menos que en la Tierra)
Volumen: la unidad de volumen derivada del SI es el
metro cúbico (m3). 1 cm = 10-2 m
1 μm = 10-6 m
1 L = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 dm3
(1 cm)3 = (10-2 m)3
1 cm3 = 10-6 m3
(1 μm)2 = (10-6 m)2
1 dm2 = 10-3 m3
Densidad: masa por unidad de volumen
1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3
densidad = masa
volumen d =
m V
la unidad derivada del SI es el kg/m3
Gravedad específica (Ge):
Cociente obtenido de la división de la densidad de una
sustancia entre la densidad de otra sustancia patrón
tomada a la misma temperatura y presión
Ge = densidad de la sustancia
densidad patrón =
g/mL
g/mL
La gravedad específica es adimensional (no tiene unidades)
Normalmente se usa el agua como sustancia patrón d=1.0g/mL
Si : daluminio= 2.70 g/cm3 entonces Gealuminio= 2.70
K = 0C + 273.15
273 K = 0 0C
373 K = 100 0C
32 0F = 0 0C
212 0F = 100 0C
Comparación entre las tres escalas de temperatura
Punto de ebullición del agua
Temperatura corporal
Punto de congelación del
agua
Temperatura ambiental
ºF = (1.8 x ºC) + 32
ºC = ºF - 32
1.8
Identifique las siguientes formas de la materia
como elementos, compuestos, mezclas
homogéneas (soluciones) o mezclas
heterogéneas. agua de mar
bromo líquido (Br2)
arena de playa
fluor (F2)
agua destilada
azufre (S8)
bronce
hidróxido de sodio (NaOH)
Señale si cada una de las afirmaciones siguientes
describe un cambio físico o un cambio químico:
• El helio gaseoso contenido en el interior de un globo tiende
a escapar después de unas cuántas horas
• Un rayo de luz tiende a atenuarse y finalmente desaparecer
• El jugo de naranja concentrado se reconstituye al añadirle
agua
• El crecimiento de las plantas depende de la energía solar en
un proceso llamado fotosíntesis
• Una cucharada de sal de mesa se disuelve en un plato de
sopa.
Convertir -23.0 0F a grados Celsius.
Convertir 298 K a grados Fahrenheit:
El método del factor unitario
1. Determine qué factor(es) unitario(s) de conversión se
necesita(n).
2. Lleve las unidades a través del cálculo
3. Si todas las unidades se cancelan excepto para la(s)
unidad(es) deseada(s), entonces el problema se resolvió
correctamente.
1 L = 1000 mL
Llevar 1.63 L a mL
1L
1000 mL 1.63 L x = 1630 mL
1L
1000 mL 1.63 L x = 0.001630
L2
mL
Un adulto tiene en promedio 5.2 L de sangre. ¿Cuál
es su volumen de sangre expresado en m3?
•Recordar que 1L=1dm3, entonces tenemos 5.2 dm3 de sangre
•Convertir de dm3 a m3 1dm=10-1m 1dm3=10-3m3
5.2 dm3 10-3 m3
1 dm3 = 5.2 x 10-3 m3
El consumo diario de glucosa de una persona adulta
es de 0.0833 libras. ¿Cuál es el valor de esta masa
en mg? (1lb = 453.6 g)
Estrategia: libras gramos miligramos
1mg = 10-3g
0.0833 lb 453.6 g
1lb
1mg
10-3g = 3.78 x 104 mg
Realice las conversiones siguientes:
83.2 dm a m
1.64 x 10-5 g a mg
0.049 cm a km
5.3 x 102 lb a g
75.1 kg/m3 a
407 Kg/m3 a lb/pie3
Datos: 1 pie = 12 pulg
1 pulg = 2.54 cm
1 lb = 453.6 g
g/cm3
Resp 25.4 lb/pie3
EJERCICIOS:
Un velocista universitario compite en la carrera 5K (5.0 km) y
hace el recorrido en 15 min y 23 s. ¿Cuál es su velocidad en
mi/h? (1mi = 1.609 km) Resp: 12.1 mi/h
Una tableta de aspirina extrafuerte contiene 0.500 g del
ingrediente activo, ácido acetilsalicílico. La potencia de la
aspirina suele medirse en granos. Si 1 grano = 60 mg,
¿cuántos granos hay del ingrediente activo en la tableta?
Escriba la respuesta con 3 cifras significativas. Resp: 8.33 gr
El peso de un diamante se mide en quilates. ¿Cuántas libras
pesa un diamante de 5.75 quilates? Resp: 2.54 x 10-3 lb
(1 quilate = 200 mg ; 1 lb = 453.6 g)
EJERCICIOS:
La superficie y la profundidad promedio del Océano Pacífico es
de 1.8 x 108 km2 y 3.9 x 103 m respectivamente. Calcule el
volumen del agua de dicho océano en litros. Resp: 7.02 x 1020 L
Una lámina de aluminio (Al) tiene un área total de 1.000 pies2 y una
masa de 3.636 g. ¿Cuál es el grosor de la lámina en mm?
densidad Al = 2.699 g/cm3
1 pie = 12 pulg
1 pulg = 2.54 cm . Resp: 0.0145 mm