UNIVERSIDAD PERUANA CAYETANO HEREDIA Química General 1 CIENCIA Adquisición de conocimientos y su organización. El método científico 1. Observación y descripción : Fenómenos. 2. Inducción: la extracción del principio general. 3. Hipótesis: proponer observaciones. la explicación de las 4. Demostración o refutación de la hipótesis. 5. Postulación y verificación de teorías. 2 TECNOLOGÍA Aplicación de los conocimientos científicos Sistematización de los medios de producción. La tecnología surge para RESOLVER PROBLEMAS técnicos sociales con una concepción CIENTIFICA 3 Ciencia Tecnología Orientada al conocimiento Orientada a las necesidades Búsqueda de conocimiento Soluciones útiles Soluciona interrogantes Soluciona problemas prácticos Inquisidora Constructiva 4 QUÍMICA ES UNA CIENCIA EXPERIMENTAL Estudia la materia. Describe sus propiedades físicas y químicas, sus cambios. Variaciones de energía que acompañan a dichos procesos. MATERIA Existe independientemente de nuestros sentidos. Ocupa espacio y tiene masa. ENERGÍA Capacidad de hacer trabajo. No se ve ni ocupa espacio. Se reconoce por sus efectos. 5 QUÍMICA Estudia : • La composición de la materia 6 QUÍMICA • La estructura de la materia Benceno CaCO3 (piedra caliza) 7 QUÍMICA • La transformación de la materia Síntesis de la aspirina H3C O OH OH O + O O + + H3C O O Ac. Salicílico H O OH CH3 H3C OH O Anhidrido Acético Ac. Acetilsalicílico (Aspirina) Ac. Acético 8 QUÍMICA: SU PAPEL CENTRAL La química interacciona con otras disciplinas científicas. • Composición y propiedades de los materiales que nos rodean. • Interacción de esos materiales con nosotros. • Cómo y por qué sufren cambios. 9 QUÍMICA: SU PAPEL CENTRAL • Mejoramiento de la salud. • Conservación de los recursos naturales. • Protección del ambiente. • Satisfacción de nuestras necesidades: alimento, vestido, vivienda. 10 Cambios físicos y químicos Cambios físicos : una sustancia cambia en su apariencia física pero no en su composición. Cambios químicos : llamadas también reacciones químicas. Una sustancia se transforma en otra. 11 Cambios Físicos Evaporación del agua 12 Cambios Químicos Oxidación del hierro 13 Cambios Quimicos En las combustiones, los átomos de oxígeno que hay en el aire se unen a los átomos de carbono que hay en la vela y se forma una nueva sustancia: el dióxido de carbono. Esta sustancia es gaseosa. Esta reacción química produce además energía en forma de luz y de calor. C + O2 CO2 + luz + calor 14 Estados de la materia GAS : No tiene forma ni volumen definido. LÍQUIDO: No tiene forma, pero si tiene volumen definido. SÓLIDO: Tiene forma y volumen definido. 15 Estados de la materia Gas Líquido Sólido 16 Clases de materia SUSTANCIAS PURAS: o simplemente sustancias. Elementos : no pueden descomponerse en sustancias más simples, como el oxígeno o carbón. Se conocen 115 elementos, 92 de las cuales se encuentran en la naturaleza y los demás han sido producidos de manera artificial. Compuestos : se descomponen en sustancias mas simples. Ejemplo: agua. Mezclas: Unión de dos ó más sustancias manteniendo su individualidad. Homogéneas: uniformes en todas sus partes -- aire, soluciones. Heterogéneas: no tienen la misma composición en todos sus partes – rocas, madera. 17 Materia Mezclas Sustancias puras Homogéneas Heterogéneas Compuestos Elementos 18 Sustancias puras 19 Sustancias puras 20 ALOTROPOS o FORMAS ALOTROPICAS Distintas estructuras en que se pueden presentar los elementos químicos, por lo que tienen diferentes propiedades. Ejemplos : Azufre: Carbono: Diamante y grafito. 21 Clases de la Materia según su composición Un compuesto es una sustancia eléctricamente neutra y compuesta por dos o más elementos diferentes. Un compuesto binario consiste de dos elementos, ejemplo el agua (H2O). Los compuestos se pueden separar por métodos químicos en los elementos que los componen. 22 Clases de la Materia según su composición Clases de Compuestos a) Compuestos Moleculares : Existen como moléculas que constan de dos o más elementos enlazados b) Compuestos Iónicos Existen en forma de cationes y aniones unidos por la fuerza de sus cargas positivas y negativas c) Metales Elevada conductividad térmica y eléctrica. Enlace especial (metálico) semejante al enlace iónico. 23 Clases de la Materia según su composición EJEMPLOS DE COMPUESTOS IÓNICOS CuSO4 CaO Ca(OH)2 24 CaSO4 Clases de la Materia según su composición EJEMPLOS DE ENLACE METALICO Cobre (Cu) Aluminio (Al) 25 Clases de la Materia según su composición Métodos Físicos de Separación 26 Propiedades de la Materia • Son las cualidades y atributos que podemos utilizar para distinguir una muestra de materia de otra. • Por ejemplo el color es una propiedad que puede ayudarnos a distinguir entre el azufre (amarillo) y la plata (blanco) 27 Propiedades de la Materia Propiedades características de la materia • FÍSICAS • QUÍMICAS Propiedades relacionadas con la masa • Extensivas • Intensivas 28 Propiedades de la Materia PROPIEDADES FÍSICAS • • Ej. Aquellas que caracterizan a las sustancias puras, y que se pueden medir sin que varíe la constitución de la materia Dependen principalmente de la naturaleza de la propia sustancia. densidad, temperatura índice de refracción, etc. de ebullición, 29 Propiedades de la Materia Ejemplos de propiedades físicas Al medir no alteramos el anillo Los minerales tienen diferente dureza El agua es más densa que el aceite 30 Propiedades de la Materia Fenómenos Químicos ◼ Son aquellos que alteran la naturaleza o identidad de un cuerpo. Siempre originan una nueva sustancia. Ejemplos: Combustión, la digestión, crecimiento de una planta, la oxidación, la cocción de alimentos. 31 Propiedades de la Materia EVIDENCIAS DE UN FENÓMENO QUÍMICO (reacción química) Liberación o absorción de energía (calor, luz) ◼ Formación de precipitados (sólidos) ◼ Desprendimiento de gases ◼ Aparición de nuevos colores (nuevas sustancias) ◼ 32 Propiedades de la Materia PROPIEDADES QUÍMICAS • Describen la forma en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otras sustancias • Es la capacidad de una muestra de materia para experimentar un cambio en su composición bajo ciertas condiciones. • Es la que al medir su valor necesariamente un cambio químico origina • Dependen en mayor parte de la acción de 33 una(s) sustancia(s) sobre otra(s). Propiedades de la Materia PROPIEDADES QUÍMICAS Ejemplos: – Inflamabilidad: Es la capacidad de una sustancia para arder en presencia de oxigeno. – Corrosividad de un metal – Acidez – Reactividad – Etc. 34 Propiedades de la Materia Energía • Es la capacidad de realizar un trabajo. • El trabajo se realiza cuando una fuerza actúa a lo largo de una distancia. Así: • Al levantar un objeto se realiza un trabajo. • Los gases al expandirse pueden realizar un trabajo 35 Propiedades de la Materia Energía • Los cambios físicos y químicos van acompañados siempre por cambios de energía. • La energía existe en varias formas: Cinética, potencial, mecánica, luminosa, calórica, nuclear. • La relación entre la masa y la energía viene dada por la ecuación de Einstein: E = mc2 36 Propiedades de la Materia Energía Temperatura • Es una medida de la energía interna de las sustancias. • Determina el flujo de calor. • Se maneja a diferentes escalas: K, ºC y ºF. 273K = 0ºC = 32ºF K = ºC + 273.15 ºC = 5/9(ºF – 32) 37 Propiedades de la Materia Propiedades intensivas • Son aquellas que son independientes de la cantidad de materia observada, es decir son independientes de su masa. • Sus valores no son aditivos. • Son importantes porque suelen utilizarse para identificar las sustancias. 38 Propiedades de la Materia Propiedades extensivas • Son aquellas cuyo valor dependen de la cantidad de materia observada, es decir dependen de su masa. • Sus valores son aditivos. Ejemplo: la longitud, el peso, la energía total, el volumen, etc. Las propiedades químicas pueden ser intensivas o extensivas, aunque se prefiere usar las intensivas. 39 Propiedades de la Materia Unidades de Medición Muchas propiedades de la materia son cuantitativas; están asociadas a números. Magnitud Nombre Símbolo Longitud Masa metro kilogramo m kg Tiempo segundo s Intensidad de corriente eléctrica ampere A Temperatura termodinámica Cantidad de sustancia Intensidad luminosa kelvin mol candela K mol cd 40 Propiedades de la Materia Factor Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo 1024 yotta Y 10-1 deci d 1021 zeta Z 10-2 centi c 1018 exa E 10-3 mili m 1015 peta P 10-6 micro μ 1012 tera T 10-9 nano n 109 giga G 10-12 pico p 106 mega M 10-15 femto f 103 kilo k 10-18 atto a 102 hecto h 10-21 zepto z 101 deca da 10-24 yocto y 41 Ejercicios Al realizar las mezclas de la tabla indique cuando se obtiene un sistema homogéneo y cuando heterogéneo aceite alcohol arena sal azúcar agua 42 Ejercicios Al realizar las mezclas de la tabla indique cuando se obtiene un sistema homogéneo y cuando heterogéneo agua aceite alcohol arena sal azúcar HET HOM HOM HOM HET 43 Ejercicios Lea la siguiente descripción del bromo e indique cuales son propiedades físicas y cuales químicas El bromo es un líquido marrón rojizo que hierve a 58.9 C y se congela a -7.2 C. El líquido corroe los metales fácilmente y reacciona rápidamente con el aluminio. Se decolora cuando se pone en contacto con hidrocarburos no saturados. 44
