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Química:
el estudio de los cambios
Raymond Chang; Capitulo 1, Las
Herramientas de la Química
La química es el estudio de la materia y
de los cambios que experimenta.
1. La materia es cualquier cosa que ocupa un
espacio y que tiene masa.
2. Una sustancia es una forma de materia
que tiene una composición definida y
propiedades características.
agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno.
1.4
Una mezcla es una combinación de dos o más
sustancias en la cual las sustancias conservan sus
propiedades características.
1. Mezcla homogénea: la composición de la
mezcla es la misma en toda la disolución.
bebida no alcohólica, leche, soldadura
2. 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
Un elemento es una sustancia que no se puede
separar en sustancias más simples por medios
químicos.
• Se han identificado 115 elementos
• 83 elementos se encuentran en forma natural en
la Tierra
oro, aluminio, plomo, oxígeno, carbono,
• 32 elementos se han obtenido por medios
científicos
tecnecio, americio, seaborgio
1.4
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
Materia
Separación por
Mezclas
métodos físicos
Sustancias
puras
Separación por
Mezclas
homogéneas
Mezclas
heterogéneas
Compuestos
métodos
químicos
Elementos
1.4
Los tres estado de la materia
Sólido
Líquido
Gas
1.5
¿Física o química?
Una propiedad física no altera la composición o
identidad de la sustancia.
azúcar disuelta
fusión de hielo
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
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.
peso = c x masa
sobre la Tierra, c = 1.0
1 kg sobre la Tierra
sobre la Luna, c ~ 0.1
0.1 kg sobre la Luna
1.7
Tabla 1.2 Unidades SI básicas
Cantidad fundamental Nombre de la
unidad
Longitud
metro
Masa
kilogramo
Tiempo
segundo
Corriente eléctrica
ampere
Temperatura
kelvin
Cantidad de sustancia
mol
Intensidad luminosa
candela
Símbolo
m
kg
s
A
K
mol
cd
1.7
Tabla1.3 Prefijos utilizados con unidades
SI
Prefijo
Símbolo
Significado
TeraGigaMegaKilo-
T
G
M
k
1012
109
106
103
DeciCentiMilliMicro-
d
c
m
10-1
10-2
10-3
10-6
NanoPico-
m
n
p
10-9
10-12
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
Matraz volumétrico
1.7
Densidad: la unidad derivada del SI para la densidad
es el kg/m3
1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3
masa
densidad =
volumen
m
d= 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?
m
d= V
m = d x V = 21.5 g/cm3 x 4.49 cm3 = 96.5 g
1.7
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
= 9 x 0C + 32
5
32 0F = 0 0C
212 0F = 100 0C
1.7
Convertir 172.9 0F a grados Celsius.
9
=
x 0C + 32
5
0F – 32 = 9 x 0C
5
0F
5 x (0F – 32) = 0C
9
0C = 5 x (0F – 32)
9
0C = 5 x (172.9 – 32) = 78.3
9
1.7
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
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
1. Escribir cada cantidad
con el mismo exponente n
2. Combinar N1 y N2
3. 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
1. Multiplicar N1 y N2
2. Sumar exponentes n1 y n2
División
1. Dividir N1 y N2
2. Restar exponentes n1 y n2
(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
8.5 x 104 ÷ 5.0 x 109 =
(8.5 ÷ 5.0) x 104-9 =
1.7 x 10-5
1.8
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 figura 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
3.70
-2.9133
0.7867
una cifra significativa después del punto decimal
redondeo a 90.4
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 figuras 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
= 6.67333 = 6.67 = 7
3
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
El método del factor unitario para la resolución de problemas
1. Determine qué factor(es) unitario de conversión se
necesita.
2. Lleve las unidades a través del cálculo
3. Si todas las unidades se cancelan excepto para la
unidad(es) deseada, entonces el problema se resolvió
correctamente.
¿Cuántos mL están en 1.63 L?
1 L = 1000 mL
1000 mL
1.63 L x
= 1630 mL
1L
2
1L
L
1.63 L x
= 0.001630
1000 mL
mL
1.9
La velocidad del sonido en el aire es aproximadamente
343 m/s. ¿Cuál es esta velocidad en millas por hora?
metros a millas
segundos a horas
1 mi = 1609 m
1 min = 60 s
1 mi
60 s
m
x
x
343
s 1609 m
1 min
1 hora = 60 min
60 min
mi
x
= 767
hora
1 hora
1.9