1. Materia y energía. Propiedades de la materia. 2. Sustancias puras y mezclas 3. Átomos, elementos químicos y moléculas. 4. Transformaciones de la materia. 5. Teoría atómica de Dalton. Número atómico y número másico. 6. Concepto de mol. Masas atómicas y moleculares. 7. Iones ¿Qué es la Química? Ciencia experimental que estudia la composición, propiedades y Definición estructura de la materia así como las transformaciones que se producen en ella. • Química Inorgánica • Química Orgánica • Química-Física Ramas • Bioquímica • Química Analítica • Química Industrial • Ingeniería Química • Química Agrícola Origen de la Química En el antigua Egipto se utilizaban técnicas de embalsamamiento, obtención de metales, jabones, perfumes y venenos. Además elaboraban pan y cerveza. Alquimia Proviene del árabe al-kimiya, que en Europa se tradujo como alquimia. Su objetivo era transformar cualquier sustancia en oro (piedra filosofal) y obtener el elixir de la vida. Pese a no conseguir sus objetivos, se desarrollaron muchas técnicas y equipos y se obtuvieron un gran número de sustancias. Se utilizaron además los primeros símbolos químicos. 1.1.- Materia y energía. Propiedades de la materia ¿Qué es la materia? Concepto difícil de definir. La definición clásica de materia es aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La materia se transforma químicamente Intercambio de energía ¿Mejor forma de definir la materia? ∆E = ∆m ∙c2 Propiedades Propiedades extensivas: Son aquellas que dependen del tamaño de la materia. Propiedades intensivas o específicas: Son aquellas características del cuerpo e independientes del tamaño. 1.1.- Materia y energía. Propiedades de la materia La Química es una ciencia cuantitativa Números y unidades Unidades del Sistema Internacional (S.I.) MAGNITUD Longitud UNIDAD metro ABREVIATURA m Tiempo Masa segundo kilogramo s kg Temperatura Cantidad de sustancia kelvin mol K mol Intensidad de corriente eléctrica Intensidad luminosa amperio candela A cd La información acerca de una propiedad que no puede darse mediante números es cualitativa, como por ejemplo el color o el sabor. 1.2.- Sustancias puras y mezclas Elemento Sustancia pura Compuestos • Átomos de una misma clase • No pueden separarse en sustancias más simples • Formados por dos o más átomos en proporciones definidas Materia Homogéneas • Componentes distribuidos de manera uniforme. • Cada parte tiene las mismas propiedades Mezcla • Los componentes no se distribuyen de manera uniforme, de manera que cada Heterogéneas uno mantiene sus propiedades. 1.3.- Átomos, elementos químicos y moléculas La materia se compone de átomos. Las combinaciones de átomos forman moléculas. Elementos químicos Se han identificado en la actualidad más de 115 elementos químicos, de los cuales algunos son naturales y otros artificiales. Los elementos químicos pueden ser metales o no metales y se encuentran en condiciones ambientales en cualquiera de los tres estados de la materia (sólido, líquido o gas). Se representan por símbolos químicos. Ejemplo: El sodio se representa por Na Moléculas Entidad más pequeña que mantiene las mismas proporciones de átomos en un compuesto Pueden ser homoatómicas o heteroatómicas, y se representan por fórmulas químicas. 1.3.- Átomos, elementos químicos y moléculas Las fórmulas químicas indican el tipo y número de átomos que forman una determinada molécula Fórmulas moleculares Indican el número exacto de átomos de cada clase. Fórmulas empíricas Indica la proporción mínima en la que están presentes los elementos. Fórmulas químicas EJEMPLO: Peróxido de hidrógeno Fórmula molecular: H2O2 Fórmula empírica: HO 1.4.- Transformaciones de la materia Físicas • Una sustancia no se convierte en otra. • Por lo general son bajas en energía y transitorias. Tipos Químicas ¿Combustión? • Varían las propiedades intensivas y las sustancias se convierten en otras distintas. • Son las reacciones químicas. Teoría del flogistro (George Stahl, siglo XVII) Reacción química (A. Lavoisier, siglo XVIII) Ley de conservación de la masa: La masa total permanece invariable en una reacción química. Ley de composición constante: Todas las muestras de un compuesto tienen la misma composición HIPÓTESIS DEL MODELO 1.5.- Teoría atómica de Dalton. Número atómico y número másico Los elementos se componen de átomos, que son partículas de materia indivisibles e inalterables. Los átomos de un mismo elemento son iguales en todas las propiedades, incluyendo la masa. Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades. Los compuestos se forman por las uniones de átomos en relaciones numéricas sencillas. En las reacciones químicas sólo se produce un reordenamiento de átomos. Finales del siglo XIX y principios del XX • Existencia de partículas subatómicas. • Composición del átomo: o Núcleo: Protones (carga +) y neutrones (sin carga) o Electrones (carga -) 1.5.- Teoría atómica de Dalton. Número atómico y número másico Número atómico (Z): Representa el número de protones que un átomo posee. Identifica a un átomo. Número másico (A): Representa el número de protones y de neutrones que tiene un átomo. No todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número másico. Los átomos con mismo número atómico pero distinto número másico se denominan isótopos. A Z X Z : Número atómico A : Número másico X : Símbolo del elemento 1.6.- Concepto de mol. Masas atómicas y moleculares Cantidad de sustancia que contiene el mismo número de Concepto entidades elementales que el número de átomos de 12C que hay de mol exactamente en 0,012 kg de 12C Número de Avogadro Entidades elementales contenidas en un mol de sustancia. NA = 6, 022 ×10 23 mol -1 Unidad de Masa correspondiente a la doceava parte de la masa total de un átomo de 12C. masa atómica Equivale a 1,6605655 ∙ 10-27 kg. Masa atómica Masa de un átomo expresada en unidades de masa atómica. Está relacionada con el número de protones, neutrones y electrones que los componen. La suma de las masas atómicas de los átomos que componen una molécula se denomina masa molecular. 1.6.- Concepto de mol. Masas atómicas y moleculares La masa molar de un átomo, molécula o partícula es la masa en gramos de un mol de dicho átomo, molécula o partícula. Sus unidades son g/mol. También se conoce como peso molecular pese a que no sólo se utiliza para moléculas. n : número de moles m m : masa en gramos n= PM : peso molecular en g/mol PM 1.7.- Iones Los iones son partículas con carga eléctrica. Catión: Tienen carga positiva, producto de la pérdida de uno o más electrones. Anión: Tienen carga negativa, producto de la ganancia de uno o más electrones.
