Clase 1, cap.1 materia y energía parte 1

Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr. y Bruce E. Bursten

QUÍMICA LA CIENCIA CENTRAL11a edición

John D. BookstaverSt. Charles Community College, Cottleville, MO

01Introducción:Materia y medición

Materia ymedición Química

En esta ciencia estudiamos la materia y los cambios que experimenta.

Materia ymedición Materia

Definimos materia como cualquier cosa que tiene masa y que ocupa un espacio.

Materia ymedición Clasificación de la materia

Estado físicoEstado físico

Sólido Líquido Gas

Materia ymedición Sólido

• Forma y volumen definidos

• Rígidos

• No se comprimen de forma apreciable

Las moléculas están firmemente sujetas unas a otras

Materia ymedición Líquido

• Volumen definido

• Sin forma específica

• Toma la forma del recipiente

Las moléculas están empacadas más cerca unas

de otras, pero aún se mueven.

Materia ymedición Gas

• No tiene volumen ni forma definida

• Se ajusta al volumen y la forma del recipiente

• Comprimible o expandible

Las moléculas están muy separadas y se mueven a

altas velocidades.

Materia ymedición PLASMA

• Gas que se ha calentado a temperaturas elevadas.

• Los átomos se ionizan.

• Se encuentra plasma en una lámpara fluorescente, en el Sol y demás estrellas.

Materia ymedición BOSE-EINSTEIN

• Gas que se ha enfriado a una temperatura próxima al cero absoluto.

• Los átomos pierden energía, y se unen para dar origen a un superconductor.

Materia ymedición Estados de la materia

Materia ymedición CAMBIOS DE ESTADO

Materia ymedición Clasificación de la materia

Mezclas

Homogénea

Heterogénea

ComposiciónComposición

Elemento Compuesto

Sustancias puras

Materia que tiene Materia que tiene propiedades definidas y propiedades definidas y una composición que no una composición que no varía de una muestra a varía de una muestra a

otra.otra.

Combinaciones de dos o más sustancias y cada una conserva

su propia identidad química

Materia ymedición Elementos

Sustancias que no pueden descomponerse en sustancias más

simples.

Sodio (Na)

• Se conocen 118

• Cada uno tiene un símbolo *

• Se organizan en la tabla periódica

Materia ymedición Tabla periódica de los elementos

Materia ymedición Abundancia

Corteza terrestre Cuerpo humano

En el UniversoEn Atmósfera

Materia ymedición Compuestos

Se componen de dos o más elementos, por lo que contienen dos o más clases de

átomos.

AguaEtanol

• Composición constante (Ley de las proporciones definidas)

• Propiedades constantes

Amoniaco

Materia ymedición Compuestos

Los compuestos pueden descomponerse en más partículas elementales.

Materia ymedición Mezcla homogénea

• Son uniformes en todos sus puntos, aunque su composición puede variar.

• Ejemplo:

Se disuelve una cantidad determinada de azúcar en agua y se agita vigorosamente.

• También se denominan disolucionesDisolución gaseosa (aire)

Disolución líquida (agua y sirope)

Disolución sólida (aleaciones)

Materia ymedición Mezcla heterogénea

• No tienen la misma composición, propiedades y aspecto en todos los puntos.

• Los componentes individuales permanecen físicamente separados y se pueden ver como tales.

• Ejemplos:ArenaRocasMadera

Separaciónde mezclas

Materia ymedición Destilación

La destilación utiliza las diferencias en los puntos de ebullición de las sustancias para separar una mezcla homogénea en sus componentes.

Materia ymedición Filtración

En la filtración se separan las sustancias sólidas de los líquidos y las disoluciones.

Materia ymedición Cromatografía

Esta técnica separa las sustancias con base en las diferencias en solubilidad de un disolvente.

Materia ymedición Esquema de clasificación de la materia

¿Puede separarse por un proceso

físico?

¿Puede descomponerse por

un proceso químico?

¿Es totalmente uniforme?

SI NO SI NO

MATERIA

SUSTANCIA PURA

MEZCLA

ELEMENTO HOMOGÉNEA HETEROGÉNEACOMPUESTO

Materia ymedición

Propiedades y cambios de la materia

Materia ymedición Tipos de propiedades

• Propiedades intensivas…– Son independientes de la cantidad de

sustancia presente.• Densidad, punto de ebullición, color, etc.

• Propiedades extensivas…– Dependen de la cantidad de sustancia

presente.• Masa, volumen, energía, etc.

Materia ymedición

Punto de fusión,

Densidad,

Volumen etc

Físicas Químicas

Capacidad para reaccionar

Inflamabilidad,

Corrosividad, etc

Para observarla se debe Para observarla se debe realizar un cambio químico, realizar un cambio químico,

la sustancia cambia o la sustancia cambia o reacciona para formar otras reacciona para formar otras

sustancias.sustancias.

Propiedades de la materia

Se pueden medir sin Se pueden medir sin cambiar la identidad y la cambiar la identidad y la

composición de las composición de las sustancias.sustancias.

Materia ymedición Tipos de cambios

• Cambios físicos– Estos son los cambios en la materia que no

modifican la composición de la sustancia.• Cambios de estado, temperatura, volumen, etc.

• Cambios químicos– Los cambios químicos resultan en nuevas

sustancias.• Combustión, oxidación, descomposición, etc.

Materia ymedición Propiedades y cambios físicos

• Propiedad física:

Temperatura de ebullición del agua es 100ºC

• Cambio físico:

Ebullición del agua

Materia ymedición Propiedades y cambios químicos

• Propiedad química:

Inflamabilidad del hidrógeno

• Cambio químico:

Transformación de hidrógeno y oxígeno en agua

Materia ymedición Reacciones químicas

En el curso de una reacción química, las sustancias reactivas se transforman en nuevas sustancias.

Materia ymedición

Unidades de medición

Materia ymedición Unidades SI

• Système International d’Unités.• Una unidad fundamental distinta para cada

cantidad.

Materia ymedición Sistema métrico

Los prefijos convierten las unidades fundamentales en unidades que son apropiadas para el objeto a medirse.

Materia ymedición Volumen

• Las unidades métricas utilizadas más comúnmente para el volumen son el litro (L) y el mililitro (mL).– Un litro es un cubo de

1 dm de largo.

– Un mililitro es un cubo de 1 cm de largo.

Materia ymedición Temperatura

Por definición, la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en una muestra.

• En mediciones científicas, se utilizan con mayor frecuencia las escalas Celsius y Kelvin.

• La escala Celsius se basa en las propiedades del agua.– 0ºC es el punto de

congelación del agua.– 100ºC es el punto de

ebullición del agua.

• El Kelvin es la unidad SI de la temperatura.

• Se basa en las propiedades de los gases.

• No hay temperaturas Kelvin negativas.

• K = °C + 273.15

∀ °C= 5/9 (°F-32)• °F=9/5 (°C) +32

Materia ymedición Densidad

La densidad es una propiedad física de una sustancia.

Materia ymedición

Número exacto:Aquellos cuyo valor se conoce con exactitudTienen valores por definición o son enteros queresultan de contar algo.

Ejemplo se define 12 unidades para una docena,1 metro tiene 100 cm.

Número Inexacto:Aquellos que presentan incertidumbre.Los que se obtiene al medir

Ejemplo: si 10 estudiantes con 10 balanzas realizan una medición de la masa de una misma moneda, es probable que las diez mediciones varíen un poco.

Materia ymedición Exactitud y precisión

Exactitud se refiere a que tanto coinciden las mediciones con el valor correcto y preciso es que tanto coincidan las mediciones entre si.

Materia ymedición

Cifras significativas

Todos los dígitos de una medida incluyendo elúltimo (incierto)

Normas para asignar cifras significativas:

Son significativos todos los dígitos distintos de cero.Ejemplo:8723 tiene cuatro cifras significativas

Los ceros situados entre dos cifras significativas son significativos.105 tiene tres cifras significativas

Materia ymedición

Los ceros a la izquierda de la primera cifrasignificativa no lo son.0,005 tiene una cifra significativa

Para números mayores que 1, los ceros a laderecha de la coma son significativos.8,00 tiene tres cifras significativas 0,0200 tiene tres cifras significativas

Materia ymedición

Para números sin coma decimal, los ceros posteriores a la última cifra distinta de cero pueden o no considerarse significativos.

Así, para el número 70 podríamos considerar una o dos cifras significativas. Esta ambigüedad se evita utilizando la notación científica:

7 X 102 tiene una cifra significativa

7,0 X 102 tiene dos cifras significativas

Materia ymedición

Cálculos con cifras significativas:

En la multiplicación y división el resultado seexpresa de acuerdo al numero con menoscifras significativas.

(6,221cm) . (5,2 cm) = 32,3492 cm

32 cm2

Materia ymedición

Suma y resta:

El número no debe tener más dígitos a laderecha del punto decimal que cualquiera delos dígitos restantes.

20,4 1,32283 +104,722 por lo que el resultado es 105

Materia ymedición Análisis dimensional

• Utilizamos el análisis dimensional para convertir una cantidad en otra.

• Por lo regular, el análisis dimensional utiliza factores de conversión

(ej., 1 in. (pulgada) = 2.54 cm)

2.54 cm

1 in.o

Utiliza la forma del factor de conversión para colocar la unidad deseada en el numerador.

Unidad dada × = unidad deseadaunidad deseada

unidad dada

Factor de conversión

• Por ejemplo, para convertir 8.00 m en pulgadas:– convertir m a cm.– convertir cm a in.

8.00 m100 cm

×1 in.

2.54 cm= 315 in.

Materia ymedición

EjerciciosCapítulo 1

PRÁCTICA SENCILLA

Materia ymedición

1. ¿Cuál de las siguientes es una mezcla homogénea?

• aire

• nitrógeno

• cristales de yodo

• aderezo de queso para ensalada

Materia ymedición

2. ¿Cuál de las siguientes es una sustancia pura?

• aire

• nitrógeno

• aderezo de queso para ensalada

• concreto

Materia ymedición 3. ¿Cuál identificación es

incorrecta de los elementos enumerados?

• C – carbono

• Cd – cadmio

• Zn – circonio

• S -- azufre

Materia ymedición

4. Identifique el cambio químico que ocurre cuando se sostiene un fósforo

sobre un objeto de metal.

• combustión de un fósforo

• el metal se calienta

• se condensa agua sobre el metal

• el humo desvía la luz

Materia ymedición

28. ¿Cuál de los siguientes no es un estado de la materia?

• gaseoso

• sólido

• líquido

• vacío

Materia ymedición

30. ¿Cuál de los siguientes incisos describe un cambio físico?

• combustión de carbón mineral

• agua hirviendo

• hacer que el pan suba con bicarbonato

• duraznos que se pudren

Materia ymedición

31. ¿Cuál de los siguientes es un proceso físico?

• la formación de polietileno a partir de etileno

• la oxidación del hierro

• la condensación de vapor de agua

• hornear una patata

• el estallido de nitroglicerina

Materia ymedición

32. ¿Cuál de los siguientes es un proceso químico?

• disolución de azúcar en agua

• ennegrecimiento de la plata

• trituración de piedra

• fusión de plomo

Materia ymedición 33. Cuando se hace pasar una corriente

eléctrica por cierta sustancia se produce oxígeno y azufre.

Esta sustancia no puede ser un(a)• compuesto

• elemento

• mezcla

• sustancia pura

Materia ymedición

35. ¿Cuál de las siguientes es una mezcla homogénea?

• niebla

• limaduras de hierro en arena

• suciedad

• gasolina

• agua lodosa

Materia ymedición

36. ¿Cuál de los procesos siguientes no representa un

cambio físico?

• estallido de dinamita

• filtración de un sólido suspendido en un líquido

• evaporación de agua

• congelación de un líquido

• destilación de un líquido

Materia ymedición

37. ¿Cuál de las siguientes no representa una propiedad física?

• color

• densidad

• solubilidad en agua

• reacción con oxígeno

• solubilidad en agua

Materia ymedición 38. ¿Cual es el estado físico en el cual

la materia no tiene forma específica pero si posee volumen definido?

• gas

• sólido

• liquido

Materia ymedición

39. Los sólidos tienen forma __________ y no son

apreciablemente__________.

• Definida, imcompresibles

• Definida, compresibles

• Indefinida, compresibles

• Indefinida, imcompresibles

Materia ymedición

41. Una combinación de arena, sal y agua es un ejemplo de una

__________.

• mezcla homogénea

• compuesto

• mezcla heterogénea

• sustancia pura

Materia ymedición

42. Cual de las siguientes es frecuentemente separada en sus

componentes más simples por técnicas simples tales como filtración o

decantación?

• compuestos

• mezcla homogénea

• elementos

• mezcla heterogénea

• disoluciones

Materia ymedición

43. En cual de los siguientes casos la composición puede variar?

• sustancia pura

• elemento

• mezclas homogéneas y heterogéneas

• mezclas homogéneas

• mezclas heterogéneas

Materia ymedición

45. Cual de las siguientes no es una propiedad física del agua?

• Hierve a 100ºC y 1atm de presión

• Se congela a 0ºC y 1 atm de presión

• Es incolora e inodora

• Existe en forma sólida, líquida y gas

• Reacciona fácilmente con potasio metálico para formar

hidróxido de potasio

Materia ymedición

46. ¿Cuál de los siguientes ejemplos es una propiedad

física?

1.combustibilidad

2.corrosividad

3.explosividad

4.densidad

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