MATERIA Y MEDICIÓN 1.1 Importancia de la Química y su relación con otras ciencias 1.2 Clasificación de la Materia 1.3 Propiedades de la materia 1.4 Unidades de medición 1.5 Incertidumbre en las mediciones 1.6 Análisis Dimensional IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA Y SU RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS Ingeniería Biología Biotecnología Agronomía Química Geología Artes Medicina ÁREAS DE OPORTUNIDAD PARA EL DESARROLLO PROFESIONAL DE LA QUÍMICA 1.- Industria Químicos en la investigación de nuevos productos Creando nuevos métodos de análisis para los materiales Ayudando a los clientes a usar los productos 2.- Gobierno Participando en los organismos reguladores SEMARNAT CNA Leyes de Patentes PROFEPA AyD INE SIMA 3.- Universidad Docencia Investigación en el área de: Medicina, Ambiental, Bioquímica, Informática Administración de Laboratorios 4.- Ventas Técnicas De reactivos, Equipo especializado, software 5.- Consultorías Formulaciones, tratamientos de aguas, manejo de residuos tóxicos, análisis de riesgo ambiental CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA Estado físico: Gas (Vol. Forma) Clasificación de la materia Líquido Sólido Composición: Elemento Compuesto Mezcla SUSTANCIA: MATERIA QUE TIENE COMPOSICIÓN FÍSICA Y PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS Sustancia Elemento: Sustancias que no se descompone en sustancias más simples. Ej. Ag, Cu, C. Compuesto: Se componen de 2 o más elementos Ej. NaCl, HCl MEZCLA: COMBINACIÓN DE DOS O MÁS SUSTANCIAS EN DONDE CADA SUSTANCIA CONSERVA SUS PROPIEDADES Y SU IDENTIDAD QUÍMICA Homogénea: Presentan apariencia uniforme Ej. Aire, Sal-Agua, AzúcarAgua Mezcla Separación de Mezclas ( En función de sus propiedades) Heterogénea: No tienen la misma composición, propiedades y aspecto en todos los puntos. Ej. Concreto, cereal con leche •Color •Reacción con ácidos •Solubilidad •Punto de ebullición •Elusión CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA Materia No ¿Uniforme? Mezcla heterogénea No Si Mezcla homogénea ¿Se separa con procedimientos que varían su apariencia, pero no su composición Si Mezcla homogénea Sustancia pura No ¿Se descompone en otras sustancias usando reacciones químicas? Elemento Si Compuesto Gas Desorden total, mucho espacio vacío, las partículas tienen completa libertad de movimiento, las partículas están muy separas Sólido cristalino Líquido Desorden; las partículas o cúmulos de partículas están en libertad de moverse unos respecto a otros; las partículas están cercanas entre sí Acomodo ordenado, las partículas están prácticamente en posiciones fijas, las partículas están muy juntas Tabla 11.1 Algunas propiedades características de los estados de la materia Gas Asume tanto el volumen como la forma del recipiente Es compresible Fluye fácilmente La difusión dentro de un gas ocurre rápidamente Líquido Asume la forma de la porción del recipiente que ocupa No se expande para llenar el recipiente Es prácticamente incompresible Fluye fácilmente La difusión dentro de un líquido es lenta Sólido Conserva sus propia forma y volumen Es prácticamente incompresible No fluye La difusión dentro de un sólido ocurre con extrema lentitud EQUIVALENCIAS DE VOLÚMEN ←100 intervalos de un grado→ ESCALA DE TEMPERATURA: KELVIN, CELSIUS Y FAHRENHEIT El agua hierve Temperatura normal del cuerpo El agua se congela CONVERSIÓN A LAS DIFERENTES ESCALAS DE TEMPERATURA PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA Propiedades Físicas: Son aquellas propiedades que se pueden medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia. Color Punto de fusión Punto de ebullición Propiedades físicas Extensivas: longitud, masa, volumen. (dependen de la cantidad de materia presente) Intensivas: densidad, maleabilidad, ductilidad. (no dependen de la cantidad de materia presente) PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA Propiedades Químicas: Son aquellas propiedades que se observan al ocurrir un cambio químico. La sustancia formada tiene propiedades diferentes a las sustancias de las que se formó. Reactividad Combustión Fermentación Digestión Tabla 1.4 Unidades SI fundamentales Cantidad física Nombre de la unidad Abreviatura Masa Kilogramo kg Longitud Metro m Tiempo Segundo s* Temperatura Kelvin K Cantidad de sustancia Mol mol Corriente eléctrica Ampere A Intensidad luminosa Candela cd * Se usa con frecuencia la abreviatura seg. Tabla 1.5 Prefijos selectos empleados en el sistema SI Prefijo Abreviatura Significado Ejemplo Giga G 109 1 gigametro (Gm) 1 x 109 m Mega M 106 1 megametro (Mm) 1 x 106 m Kilo k 103 1 kilómetro (km) 1 x 103 m Deci d 10-1 1 decímetro (dm) 0.1 m Centi c 10-2 1 centímetro (cm) 0.01 m Mili m 10-3 1 milímetro (mm) 0.001 m Micro µ* 10-6 1 micrómetro (µm) 1 x 10-6 m Nano n 10-9 1 nanómetro (nm) 1 x 10-9 m Pico p 10-12 1 picómetro (pm) 1 x 10-12 m Femto f 10-15 1 femtómetro (fm) 1 x 10-15 m Tabla 1.5 Prefijos selectos empleados en el sistema SI Prefijo Abreviatura Significado Ejemplo Giga G 1 gigametro (Gm) 1 x 109 m Mega M 1 megametro (Mm) 1 x 106 m Kilo k 1 kilómetro (km) 1 x 103 m Deci d 1 decímetro (dm) 0.1 m Centi c 1 centímetro (cm) 0.01 m Mili m 1 milímetro (mm) 0.001 m Micro µ* 1 micrómetro (µm) 1 x 10-6 m Nano n 1 nanómetro (nm) 1 x 10-9 m Pico p 1 picómetro (pm) 1 x 10-12 m Femto f 1 femtómetro (fm) 1 x 10-15 m ANALISIS DIMENSIONAL Dato X (unidad que quiero obtener) (unidad del dato que me dan) EXACTITUD Y PRECISIÓN Exactitud: Es la concordancia de las medidas con el valor verdadero de la cantidad medida. Precisión: Expresa la reproducibilidad de una medida es expresada por Desviación Absoluta o Relativa Desviación Promedio Desviación Estándar Precisión + Exactitud = Veracidad o confiabilidad del Resultado. Numero de mediciones T T Ejemplo (1) baja precisión (errores al azar grandes) y baja exactitud (errores sistemáticos grandes) M Numero de mediciones Concentración T T M Ejemplo (2) alta precisión (errores al azar pequeños) y baja exactitud (errores sistemáticos grandes) Concentración T = valor verdadero (True value) y M = valor promedio (Mean) Numero de mediciones T T M Numero de mediciones Concentración Ejemplo (3) baja precisión (errores al azar grandes) y alta exactitud (errores sistemáticos pequeños) T T M Concentración Ejemplo (4) alta precisión (errores al azar pequeños) y alta exactitud (errores sistemáticos pequeños) LA MATERIA SE COMPONE DE: Átomos aislados: He, Ne, Ar, Xe, Rn Moléculas : Conjunto de 2 o más átomos estrechamente unidos, ej. O2, N2, Cl2 Alótropos: Moléculas formadas por el mismo elemento, pero con propiedades físicas y químicas diferentes, ej. O3 Iones: Son átomos que al ganar electrones forman iones con carga negativa (X- ) llamados aniones Son átomos que al perder electrones forman iones con carga positiva (X+) llamados cationes. COMPUESTOS MOLECULARES A los compuestos formados por moléculas se les llama: compuestos moleculares y contienen más de un tipo de átomos. Ejemplos: H2O = 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno H2O2 = 2 átomos de hidrógeno y 2 átomo de oxígeno Estos son 2 compuestos formados por los mismos elementos en diferente proporción, con propiedades muy diferentes. REPRESENTACIÓN DE MOLÉCULAS Formula estructural: Nos indica cómo están unidos los átomos, ángulos de unión y su geometría H 2O H 2O 2 CH4 O H H H O ---O H Modelo de esferas y palos Para facilitar la visualización Modelo de llenado de espacios Dan una idea de cómo se vería la molécula si se aumenta su escala TIPOS DE COMPUESTOS Compuestos Iónicos : son compuestos que contienen iones con carga positiva y iones con carga negativa. Cationes –Metálicos Aniones – No metálicos Ej. NaCl Compuestos moleculares. Son compuestos formados por iones no metálicos. Ej. CO, N2O Ejercicio Mencione cuales compuestos son iónicos y cuáles moleculares: Cl4, FeS, P4O6, PbF2. IONES Positivos: Cationes (Li+, Ca2+, Al3+ ) Negativos: Aniones (Cl-, Br-, I-, At-) Poliatómicos: Radicales (NO3 - , SO4 2- ) CATIONES MAS COMUNES ANIONES MÁS COMUNES NOMENCLATURA Nomen= Nombre Clatura= calare=llamar La Nomenclatura nos sirve para asignar los nombres a las sustancias. Se conocen más de 10;000,000 de sustancias químicas. Compuestos Orgánicos: Contienen C combinado con N, H, S. “plantas y animales” Compuestos Inorgánicos: Compuestos diferentes a los orgánicos “porción inerte de nuestro mundo”
