C.E. MANUEL ESPINOSA YGLESIASBACHILLERATO MATUTINO

21EBH0284V

GUIÓN DE ESTUDIO DE LA ASIGNATURA DE QUÍMICA I

PRIMER MOMENTO

La Química junto con la Biología y la Física se conocen como Ciencias Naturales y todas ellas tratan -desde su perspectiva- de entender el mundo que nos rodea. El poder conocer el Universo, sus leyes y las verdades que encierra permiten al ser humano vivir más años y tener una mejor calidad de vida, además de enfrentar con más efectividad los retos de la Humanidad como la contaminación del aire, agua y suelo, el calentamiento global, la sobredemanda de alimentación, las enfermedades, etc. Así pues, la Química, al ser la ciencia que estudia la composición de todo lo que está frente a tus ojos, las transformaciones que pueden ocurrir en la materia al mezclarse con otras substancias y las leyes que rigen dichos cambios, se encuentra presente prácticamente en todo: la fabricación de pinturas, plásticos, medicamentos, fertilizantes, conservadores de alimentos, pasta de dientes, shampoo, jabones, perfumes, ropa, purificación de agua, cemento, tintas, ropa deportiva, etc. Pero no sólo es importante la Química para implementar tan variados procesos productivos con fines económicos sino también para disfrutar el aprendizaje sobre cómo funcionan las cosas, nuestro

organismo y asombrarnos con los secretos de la Naturaleza que las mentes más brillantes han ido descubriendo a lo largo de la historia.

Antoine Laurent Lavoisier Joseph Priestley

(1743-1794) (1733 – 1804)

La Química al tener un objeto de estudio tan amplio ha generado subáreas que se enfocan a temas troncales como por ejemplo: la Química General estudia los principios básicos de la estructura íntima o fundamental de la materia, la Química Orgánica estudia a todas las sustancias que contienen Carbono, la Química Inorgánica estudia a todas las demás sustancias que no contienen carbono, la Química Analítica estudia la composición cualitativa y cuantitativa de una muestra, la Fisicoquímica estudia la rapidez con la que se transforman las substancias en una reacción química (cinética) y el papel del calor en esos cambios químicos

(termodinámica) y la Bioquímica estudia las reacciones químicas que ocurren al interior de los seres vivos. Cualquiera que sea el caso es importante considerar que el conocimiento que brinda la Química debe ser aplicado en la vida diaria, responsabilizarnos ante el medio ambiente y transformar nuestros hábitos

y forma de ver y entender el mundo. De nada sirve estudiar los efectos tóxicos que tienen en el organismo sustancias como la nicotina, alquitrán, cianuro, plomo y arsénico si a final de cuentas no somos capaces de evitar el vicio del cigarrillo, por ejemplo.

Conoce un poco más sobre Lavoisier…

Empleando la balanza, muestra de un modo indiscutible que toda combustión en el aire resulta de una combinación con una parte del aire y no por la pérdida del “flogisto”. El flogisto o principio inflamable, descendiente directo del "azufre" de los alquimistas y más remoto del antiguo elemento "fuego" era una sustancia imponderable, misteriosa, que formaba parte de los cuerpos combustibles. Cuanto más flogisto tuviese un cuerpo, mejor combustible era. Los procesos de combustión suponían la pérdida del mismo en el aire. Lo que quedaba tras la combustión no tenía flogisto y, por tanto, no podía seguir ardiendo. El aire era indispensable para la combustión, pero con carácter de mero auxiliar mecánico. Fue Lavoisier quien demostró la inexistencia del flogisto.

Comprobó que al calentar metales como el estaño y el plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubrían con una capa de calcinado hasta un momento determinado en que ésta no avanzaba más. Si se pesaba el conjunto (metal, calcinado, aire, etc.) después del calentamiento, el resultado era igual al peso antes de comenzar el proceso. Si el metal había ganado peso al calcinarse, era evidente que algo del recipiente debía haber perdido la misma cantidad de masa. Ese algo era el aire. Por tanto, Lavoisier demostró que la calcinación de un metal no era el resultado de la pérdida del misterioso flogisto, sino la ganancia de algo muy material: una parte de aire.

La experiencia anterior y otras más realizadas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si tenemos en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reacción química y todos los productos formados, nunca varía la masa. Esta es la ley de la conservación de la masa, que podemos enunciarla, pues, de la siguiente manera:

"En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos"

En 1794 a los 51 años Lavoisier, como funcionario de la monarquía, fue condenado a muerte y ejecutado en la guillotina en París.

De igual forma vale la pena mencionar que la Química no puede existir en una isla separada de conocimientos sino que se interrelaciona con otras ciencias de las que recibe conocimientos y a las que también aporta. Así pues, recibe y utiliza conceptos, procedimientos, y fórmulas de las Matemáticas y la Física principalmente y a su vez aporta conceptos, procedimientos y fórmulas a la Geología, la Agricultura, la Medicina y la Tecnología de Alimentos, entre otras disciplinas.

Resulta obvio que la Química por sí misma no es buena ni mala, sino que es el uso que los seres humanos dan a los conocimientos químicos los que pueden tener un impacto positivo o negativo en la vida de las personas; por ejemplo, los

conocimientos químicos han sido utilizados para desarrollar gases venenosos como armas químicas o la misma bomba atómica que destruyó muchas vidas, pero por otro lado, también pueden utilizarse para desarrollar nuevos fármacos que curen enfermedades, desarrollar vacunas, hacer que los alimentos sean más nutritivos o que se conserven más tiempo, etc.

Para saber más:

La FISICA se define como la Ciencia que estudia las propiedades de la materia y la energía y las leyes que tienden a modificar su estado o movimiento sin cambiar su naturaleza.

Determinados productos como aerosoles y refrigeradores generaron durante muchos años compuestos clorofluorocarbonados que se descubrió posteriormente que eran los responsables del adelgazamiento de la capa de ozono en la estratósfera y por lo tanto responsables en buena medida del efecto invernadero y la mayor entrada de

luz ultravioleta a la atmósfera con los riesgos de cáncer de piel que eso conlleva. Por ello es tan importante aumentar el conocimiento actual en las distintas subáreas de la Química para promover productos, tecnologías y estilos de vida que sean benéficos para los seres humanos y sustentables con el medio ambiente.

Para saber más: La BIOLOGÍA se define como la ciencia que estudia los organismos vivos y se ocupa de la descripción de las características morfológicas, fisiológicas, de las relaciones entre los organismos y con su entorno y además incluye, entre otros, el conocimiento sobre la nutrición, la reproducción, la genética, las propiedades, la clasificación, la embriogénesis, su origen y evolución.

Conoce un poco más sobre Joseph Priestley…

Durante los experimentos que Priestley realizó en 1774, descubrió el oxígeno y describió su función en la combustión y en la respiración. Defensor de la teoría del flogisto, Priestley llamó al nuevo gas 'aire deflogistizado' y no fue totalmente consciente de la importancia que su descubrimiento tendría en el futuro. (El químico sueco Carl Wilhelm Scheele podría haber descubierto el oxígeno antes que Priestley, pero no dio a conocer su trabajo a tiempo para que se le acreditara como su descubridor). Priestley también aisló y describió las propiedades de muchos otros gases, como el amoníaco, óxido nitroso, dióxido de azufre y monóxido de carbono. Durante su carrera, se opuso a las teorías revolucionarias del químico francés Antoine Lavoisier, que dio su nombre al oxígeno y describió correctamente su función en la combustión.

En 1780 Priestley dejó su trabajo con Petty debido a diferencias religiosas. Fue ministro en Birmingham (hoy en West Midlands, entonces en Warwickshire). En aquel momento era partidario del pensamiento unitario y estaba considerado como un religioso radical (véase Unitarismo). Su libro Historia de las corrupciones del cristianismo (1782), fue quemado oficialmente en 1785. Debido a su apoyo declarado a la Revolución Francesa, las multitudes le quemaron su casa y sus pertenencias en 1791. Se fue a vivir a Londres y en 1794 emigró a Estados Unidos, donde siguió escribiendo durante el resto de su vida. Priestley murió en Northumberland, el 6 de febrero de 1804. Sus Escritos sobre teología y otros temas (25 volúmenes, 1817-1832) y Memorias y correspondencia (2 volúmenes, 1831-1832) recopilados después de su muerte, abarcan una gran cantidad de temas sobre ciencia, política y religión.

REFLEXIONA…

“Todo lo que aprendemos fuera de la felicidad es inútil. Nos tiene que gustar lo que estamos aprendiendo para que lo aprendamos realmente.”

“Mirando lo visible con muchísima atención uno puede entender lo invisible.”

(Alberto Rojo)

Importancia de la Química

Instrucciones: Lee con atención el siguiente texto y responde las preguntas que se proponen.

La química tiene una gran influencia sobre la vida humana desde los tiempos más remotos.La misma palabra "química" nos habla de su antiguo origen, pues según unos viene de "khumos” (zumos), en alusión a la producción de metales a partir de sus respectivos minerales, existiendo también la creencia de que procede de "khemeia" que era el nombre que reciben las tierras negras de Egipto y también el negro de la pupila del ojo -símbolo de lo oscuro y oculto- por lo que "química" significó en un principio "la ciencia egipcia y secreta". En las épocas remotas se utilizaba para aislar productos naturales de utilidad en la vida diaria y buscar nuevas aplicaciones como pigmentos, elixires, ungüentos, conservantes, perfumes o utensilios domésticos.

Después, en los siglos XVIII y XIX, cuando la química alcanzó el rango de una verdadera ciencia y se comprendió lo que era realmente el átomo y se desarrolló el concepto de molécula, la química dejó de ser una ciencia empírica. Se introdujeron métodos cuantitativos en las reacciones y se descubrieron leyes que regulaban el sentido y la velocidad de las mismas.

Con estos nuevos conocimientos se desarrollaron técnicas para sintetizar sustancias nuevas que eran mejores que las naturales, o que podían reemplazarlas por completo con gran ahorro. Así empezaron a sintetizarse productos naturales de una manera eficiente y económica y a obtenerse nuevos materiales, cada vez más complejos, que hicieron posibles viejos sueños del hombre. Se crearon nuevos plásticos y tejidos, y también fármacos para combatir toda clase de enfermedades.

Paralelamente, y debido a los desarrollos científicos en otras ciencias como la física, la biología o la geología, se consiguieron otros espectaculares avances científicos y tecnológicos; pero pronto se hizo evidente que cada ciencia, a su manera, se basaba en el estudio de la materia y sus cambios. La química era la base de todas ellas y así aparecieron disciplinas que hacían de puente con la química, aprovechando sus avances, como la bioquímica, la geoquímica y la fisicoquímica.

La Química nos rodea por todas partes

Nuestros procesos corporales son químicos en su mayoría. Mientras respiramos, hacemos la digestión, crecemos, envejecemos e incluso pensamos, estamos siendo reactores químicos ambulantes. Los procesos químicos de las fábricas son diferentes en escala, más que conceptualmente, puesto que en ellas se procesan, se separan y se recombinan materiales para convertirlos en nuevas y provechosasformas.

La Química opera a escala humana

La Química, entre todas las ciencias, es la que se puede aplicar con mayor prestancia para resolver problemas a escala humana, como es el caso de la alimentación, el vestido, o la salud e higiene. Hay que dirigirse a la física si usted desea escindir átomos, a la astronomía si quiere descubrir agujeros negros. Perosi el niño necesita zapatos nuevos, entonces es la química lo que usted necesita (tanto si son de cuero, de caucho o de plástico su fabricación depende de procesos químicos).

La Química puede inventar por encargo

La investigación química opera en dos niveles: el de los descubrimientos científicos básicos, que a menudo no tienen aplicación inmediata, y el de los productos para satisfacer una necesidad determinada. Al producirse un problema humano - escasez repentina o anunciada, fallos en los materiales, o nuevos peligros - la industria química puede orientar sus objetivos de investigación para encontrar una solución.

La Química es la ciencia versátil que se renueva a sí misma

Establecida sólidamente en Europa desde hace más de 200 años, la química sigue encontrando nuevos caminos de provechoso desarrollo. Comenzó con la fabricación de materiales básicos como el vidrio y el jabón, y ha evolucionado hasta la ingeniería genética.

La Química es la ciencia basada en el conocimiento

El conocimiento químico, como muestran la literatura científica y el registro de patentes, crece vertiginosamente. La química no sólo descubre nuevos procesos, sino que en todo momento intenta saber por qué y como funcionan, y de qué manera pueden ser mejorados y controlados.

La Química es la ciencia del Siglo XXI

Durante los próximos 30 años, la población mundial aumentará en 2.000 millones de personas que necesitarán alimento, vestido, vivienda, proteger su salud y vivir en un entorno acogedor. Ya hoy día se estima que 1.250 millones de personas carecen de viviendas adecuadas, más de 1.700 millones de personas no disponen de sistemas de saneamiento convenientes y al menos 2.100 millones de habitantes carecen de energía eléctrica. Por otro lado, una gran parte de la humanidad no está suficientemente nutrida y en los países más pobres la esperanza de vida se encuentra entre los 40 y los 50 años, frente a cerca de 75 en los países desarrollados. La existencia de una mayor esperanza de vida en estos países, ha hecho que adquiera una importancia creciente el objetivo de combatir las enfermedades crónicas de los más ancianos: artritis reumatoide, la osteoporosis, artrosis, Alzeihmer, involución senil, cardiopatías... Para superar todas estas carencias será la Química la ciencia a la que habrá que dirigirse durante el próximo milenio.

Fuente: Asociación Española de Comercio Químico

Cuestionario:

1. Comenta tres productos de la vida cotidiana que no existen en la naturaleza y el hombre los creó a partir de la Química.

2. ¿Por qué la Química seguirá siendo importante en las próximas décadas?

MATERIA

La materia es todo lo que existe en el universo y está compuesto por partículas elementales siendo la realidad primaria de la que están hechas las cosas, es perceptible por los sentidos, y junto con la energía, constituye el mundo físico.

Materia, es pues, todo lo que ocupa un lugar en el Universo y su principal característica es que tiene volumen.

La famosa ecuación de Albert Einstein relaciona la materia y la energía, de tal modo que podríamos decir en sus propias palabras que Materia es Energía superconcentrada y que Energía es Materia superdiluida.

Clasificación de la materia

Principales estados de agregación de la materia

SÓLIDO

FORMA Todos los sólidos tienen forma propia.

VOLUMEN Todos los sólidos tienen volumen propio.

COMPRESIBILIDAD Los sólidos no pueden comprimirse.

E = mc2

FUERZAS INTERMOLECULARES En un sólido las fuerzas intermoleculares que predominan son las de ATRACCIÓN y son muy fuertes.

Moléculas ordenadas específicamente ocupando posiciones fijas.

LÍQUIDO

FORMA Adoptan la forma del recipiente que los contiene.

VOLUMEN No varía.

COMPRESIBILIDAD Son incompresibles.

FUERZAS INTERMOLECULARES QUE PREDOMINAN En un líquido las fuerzas intermoleculares de ATRACCIÓN y REPULSIÓN se encuentran igualadas.

Las moléculas de la superficie se mantienen unidas a través de una fuerza que se manifiesta en la tensión superficial. Las fuerzas intermoleculares son lo suficientemente fuertes como para impedir que las moléculas se separen pero no para mantenerlas fijas.

GASEOSO

FORMA Los gases adoptan la forma total del recipiente que los contiene

VOLUMEN Ocupan el mayor volumen posible.

COMPRESIBILIDAD Los gases pueden comprimirse.

FUERZAS INTERMOLECULARES En un gas las fuerzas intermoleculares que predominan son las de EXPANSIÓN.

Las moléculas de un gas se encuentran unidas por fuerzas intermoleculares muy débiles por lo que están muy separadas y se mueven al azar.

PROPIEDADES DE LA MATERIA

FÍSICAS

Son las que se presentan en la materia sin producir un cambio en la composición de la sustancia.

Ejemplos:

Organolépticas (olfato, tacto, gusto)

Punto de Fusión

Punto de Ebullición

Densidad

Brillo metálico

Solubilidad

Ductilidad

Maleabilidad

QUÍMICAS

Son las que presenta la materia al transformarse en otros materiales diferentes, alterando su estructura íntima, describe la forma de reaccionar de una sustancia para formar otra nueva.

Ejemplos:

Combustibilidad

Comburencia

Oxidación

Corrosión

Fermentación

Descomposición

Saponificación

Composición de la materiaSi pudiéramos ver los cuerpos materiales con un microscopio muy potente, veríamos que todos los cuerpos están formados por unas pequeñas partículas llamadas átomos.Hay átomos de diferentes tipos. Los átomos se pueden diferenciar entre sí por su masa (unos pesan más que otros), por su tamaño (unos mayores que otros) y por la forma que tienen de unirse a otros átomos.

Ojo: [la masa entre dos átomos del mismo elemento sí varía sólo en el caso de los isótopos]

Los átomos pueden unirse entre sí, formando compuestos. Estos átomos que se unen pueden ser iguales o distintos. Cuando los átomos se unen se dice que forman enlaces.La fuerza con la que se unen los átomos depende del tipo o naturaleza de los átomos que se unen.Hay átomos que se atraen entre sí con mucha fuerza y se unen muy fuertemente y otros que prácticamente no se atraen nada y no se unen.

Propiedades extensivas de la materia

Son aquellas características que son comunes a toda materia que se encuentra en toda la naturaleza, dependen de la masa y gozan de la propiedad aditiva, Entre estas tenemos:

Extensión

Es la propiedad por el cual, todos los cuerpos ocupan un lugar en el espacio. Debido a esta propiedad toda materia puede ser medida, y el espacio que ocupa se llama volumen.

Inercia

Es la propiedad por la cual la materia es inerte, es decir no puede cambiar su estado de reposo o movimiento mientras no intervenga una fuerza externa.

Impenetrabilidad

Mediante esta propiedad se determina que el lugar ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado al mismo tiempo por otro,

Porosidad

Propiedad por el cual todos los cuerpos poseen en el interior de su masa, espacios que se llaman poros o espacios intermoleculares que pueden ser: visibles a simple vista (corcho, esponja, ladrillo, piedra pómez, etc..); invisibles a simple vista (tiza, poros del vidrio, metales (oro, plata, cobre, etc..)

Divisibilidad

Propiedad por el cual la materia puede ser dividida en partículas cada vez más pequeñas, sin perder sus propiedades. Esta división se puede efectuar por:

Procedimientos mecánicos : en partículas Procedimientos físicos : en moléculas Procedimientos Químicos : en átomos

Peso

Propiedad por el cual todo cuerpo está sujeto a las leyes de la gravitación, es decir, goza de las propiedades de atracción mutua con respecto a los otros cuerpos. A esta propiedad se debe el peso de los cuerpos.

Indestructibilidad

Esta propiedad se basa en el principio de conservación de la materia que dice: "La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma en el transcurso de los fenómenos".

Longitud

La longitud es una magnitud que da la distancia entre dos puntos, también puede considerarse como la medida de cada una de las dimensiones de un cuerpo. La unidad de medida de la longitud en el sistema métrico decimal es el metro.

Capacidad calorífica

Es la cantidad de calor que permite variar, en un grado, la temperatura de un cuerpo. La capacidad calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.

Masa

Se llama masa a la cantidad de materia que presenta un cuerpo. Las unidades de masa son el kilogramo (Kg), gramo (g), libra (Lb). No confundir masa y peso.

Propiedades intensivas de la materia

Las propiedades intensivas son una serie de atributos que permiten diferenciar a las sustancias, no dependen de la masa, ni gozan de la propiedad aditiva; tenemos:

Color, propiedad de la materia el cual le da una característica particular. Así la leche es blanca, el agua incolora, etc.

Olor, propiedad de la materia de presentar un aroma característico o ser inodora (sin olor). Al presentar un aroma esta puede ser agradable como el perfume de las flores, o desagradable como el de las cosas podridas.

Sabor, propiedad por el cual la materia puede ser: dulce, salada, ácida, insípida o amarga. Así el chocolate es dulce y el limón amargo.

Brillo, propiedad de la materia que se caracteriza de reflejar (brillantez) o absorber (opacidad) la luz. Por ejemplo el espejo.

Dureza, propiedad de la materia en que algunos cuerpos ofrecen resistencia a ser rayados por otros. El cuerpo más duro es el diamante, y entre los blandos están el talco.

Maleabilidad, propiedad por el cual algunos cuerpos se dejan reducir a láminas muy delgadas, tenemos al oro, plata, platino, etc.

Ductibilidad, propiedad en que algunos cuerpos se dejan reducir a hilos muy finos, tenemos al oro, plata, plomo, cobre, hierro, platino, etc.

Tenacidad, propiedad de la materia por el cual algunos cuerpos ofrecen resistencia a ser rotos por torsión o tracción. El metal más tenaz es el hierro, el que le sigue es el cobre.

Torsión: efecto y acción de torcer Tracción: acción de estirar un cuerpo material para romperla

Comprensibilidad, propiedad de los gases que permite reducir su volumen.

Tensión superficial, es una propiedad de los líquidos, es la fuerza necesaria para mantener en equilibrio una película de un líquido.

Viscosidad, propiedad de materia, gas o líquido (fluidos) de presentar resistencia a los cuerpos que se mueven en su seno.

Elasticidad, propiedad de la materia de deformarse al aplicar una fuerza y luego recobrar su forma original al cesar el efecto de la fuerza aplicada.

Densidad, se refiere al peso de una sustancia por unidad de volumen. Generalmente g/cm3 o g/ml. Por ejemplo, al mezclar agua y aceite se separan formando dos fases diferentes, al fondo se deposita la sustancia con más densidad y encima permanece la sustancia menos densa.