Introducción a la química: Aspectos fundamentales y ...

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA: ASPECTOS FUNDAMENTALES Y SISTEMAS DE MEDICIÓN.

Facilitador

Mario Miranda Montenegro

„Al finalizar el bachillerato ustedes

serán un mar de conocimientos con

un milímetro de profundidad.

Ahora es su tarea incrementar ese

milímetro…“

A. Garrido

I.D., 01/06/88

Introducción/Universo/Muestreo/Estadística fundamental/pruebas significancia/t Student/ F

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Química

Analítica

Inorgánica

Orgánica

Bioquímica FisicoQm

Áreas de la Química

Introducción/relación otras ciencias

Química

La química involucra procesos como:

- Separación

- Identificación

- Determinación de las cantidades relativas de los

componentes en una muestra de materia.

- Transformación de materias primas

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados

4. Plasma

4. Condensado

de Bose- Einstein

1. Líquido

3. Gas

2. Sólido

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación

Cambios físicos

Tienen lugar sin que se altere la

estructura y composición de la

materia, es decir, las sustancias

puras que la componen son las

mismas antes y después del

cambio.

Como reconocer un cambio

físico? Un cambio físico se

reconoce porque la materia

cambia de una fase a otra

(líquido-sólido; sólido- líquido,

sólido gas)

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios

Cambios químicos.

En un cambio químico o reacción

química se altera la estructura y

composición de la materia: de

unas sustancias iniciales se

obtienen otras distintas.

Como reconocer un cambio

químico? Basta observar ciertos

indicios como la formación de un

precipitado, el cambio de color y

sabor o la formación de un gas.


Cambios? Cuales?

Como se clasificación los

siguientes cambios de la

materia?


Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/Sistemas medición


Mediciones arbitrarias?

CuartaManoPulgada PieBrazaVaraCodo

Que caracteriza estas medidas?


El sistema Inglés de mediciones

Este sistema se deriva de laevolución de las unidadeslocales a través de los siglos y delos intentos de estandarización enInglaterra. Las unidades mismastienen sus orígenes en la antiguaRoma. Hoy en día, estas unidadesvan siendo lentamentereemplazadas por el SistemaInternacional de Unidades,aunque en Estados Unidos lainercia del antiguo sistema y elalto costo de migración haimpedido en gran medida elcambio.

Desventajas:Interconversiones no exactasIncongruencia con sistemas Estandarizaciones mas laboriosas.


El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el sistema de unidades que usado en todos los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. Fue creado en 1960 por la conferencia general de pesos y medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica, el mol. Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales.

Magnitud Unidad Definición

Longitud metro Función del valor de la velocidad de la luz en el vacío.

Tiempo segundo valor de frecuencia de la transición hiperfina del átomo de cesio.

Masa kilogramo Es la masa del «cilindro patrón» custodiado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres, Francia.

Equivale a la masa que ocupa un litro de agua pura a 14,5 ºC o 286,75 K.

Temperatura kelvin Se define fijando el valor de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Conceptos Fundamentales

Unidades del sistema Internacional de Medidas (SI)

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/Sistemas medicion

Revisión de conceptos cuantitativos

Uso de prefijos :

El SI debe su gran plasticidad al uso sistemático de prefijos basados en un sistema de potencias de base diez.

Gracias a el podemos expresar magnitudes en formas manejables. Ejm.

*1 mm → 0.001*1 km → 1000*1 Mm → 1 000 000*1 nm → 0.000 000 001

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/SI

Longitud

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Estados /Clasificación/Cambios/SI/unidades

La unidad SI fundamental para la longitud es el metro (m), una distancia un poco mayor que una yarda.

Temperatura

La temperatura como una medida de la calidez o frialdad de un objeto. Enrealidad, la temperatura determina la dirección de flujo del calor. El calor siempre fluye espontáneamente de una sustancia que está a una temperatura más alta hacia una que está a una temperatura más baja.

Por ello, sentimos la entrada de energía cuando tocamos un objeto caliente, y sabemos que ese objeto está a una temperatura más alta que nuestramano.


Las escalas de temperatura que comúnmente se emplean en los estudios científicos son las escalas Celsius y Kelvin.

La escala Celsius también es la escala de temperatura cotidiana en la mayor parte de los países, y se basóoriginalmente en la asignación de 0ºC al punto de congelación del agua y 100ºC a su punto de ebullición en el nivel del mar

Temperatura


La escala Kelvin es la escala de temperatura SI, y la unidad SI de temperaturaes el kelvin (K). Históricamente, la escala Kelvin se basó en las propiedades de los gases. El cero en esta escala es la temperatura más baja que puede alcanzarse, 273.15ºC, a la cual llamamos cero absoluto.

Ambas escalas, Celsius y Kelvin, tienen unidades del mismo tamaño; es decir, un kelvin tiene el mismo tamaño que un grado Celsius. Por tanto, la relación entre las escalas Kelvin y Celsius es la siguiente:

Conversiones de Temperatura


La escala de temperatura común en Estados Unidos es la escala Fahrenheit, que no se emplea generalmente en estudios científicos. En esa escala, el agua se congela a 32ºF y hierve a 212ºF. Las escalas Fahrenheit y Celsius están relacionadas como sigue:

Conversiones de Temperatura


Suponga que la temperature actual es 35 °C, Cúal es la correspondientetemperature en Kelvin y el Fahrenheit?

Unidades derivadas: El volumen



Densidad

La densidad se utiliza ampliamente para caracterizar las sustancias; se define como la cantidad de masa en una unidad de volumen de la sustancia:

Las densidades de sólidos y líquidos se expresan comúnmente en unidades degramos por centímetro cúbico (g/cm3) o gramos por mililitro (g/mL).

Suponga se require preparar 7500 mL de un fertilizante foliar con una densidad de 2.4550 g/mL. Cúanta masa del fertilizante debe pesarse?

EJERCICIO TIPO 1.4(a) Calcule la densidad del mercurio si 1.00 102 g ocupan un volumen de 7.36 cm3.(b) Calcule el volumen de 65.0 g del líquido metanol (alcohol de madera) si su densidad es de 0.791 g/mL.(c) ¿Qué masa en gramos tiene un cubo de oro (densidad 19.32 g/cm3) si su longitud es de 2.00 cm?

Introducción/relación otras ciencias/ Procesos/Análisis Qm/Selección /conceptos

Unidades derivadas

Masa: medida invariante de la cantidad de materia de un objeto.

Peso: fuerza de atracción entre un objeto y sus alrededores, principalmente, la

Tierra.

Ej. Un crisol pesa menos en el volcán Barú que en Colón ya que la fuerza de

atracción entre el crisol y la Tierra es menor en el Barú, que esta situado a

mayor altitud sobre el nivel del mar. Sin embargo, la masa del crisol es

constante sin importar donde se mida.


Unidades derivadas

El peso y la masa se relacionan mediante la expresión:

p= m*g

Donde p= peso objeto, m= masa y g = aceleración debido a la gravedad.

Un análisis químico se basa siempre en la MASA, para que los resultados

no dependan del lugar. Se usa una balanza para comparar la masa del objeto

frente a la masa de una o mas masas patron.

Análisis dimensional

Al realizar cualquier calculo se debe hacer una revisión rápida de las dimensiones de la medición. Si deseo transformar una masa de gramos a miligramos, debemos conocer el factor de conversión que se corresponde. En nuestro caso:

F.C: 1 pie = 30,48 cm

El análisis implica la observación que si la pregunta que se realiza en una unidad de masa entonces en la respuesta debe aparecer coherentemente unidades de masa (g, kg, etc)


Actividad 1.

-Elabore un tabla con los factores de conversión para las tres magnitudes básicas del SI (masa, longitud y temperatura.


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