QUI – 108 Principios de Química General 1

QUI – 108 Principios de Química General 1

INTRODUCCION AL CURSO

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Universidad del Sagrado CorazónDepartamento de Ciencias Naturales

Preparado por: Prof. Verónica Castro

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Propósitos Definir en términos generales: química, materia, energía

(energía cinética y energía potencial), método científico.

Presentar las clasificaciones de la materia: compuestos, elementos, mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas.

Conocer las propiedades de la materia: propiedades físicas, propiedades químicas, propiedades extensivas y propiedades intensivas.


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QUIMICA Definición de química

Es el estudio de la materia, sus propiedades químicas y físicas, los cambios químicos y físicos que esta sufre, y los cambios de energía que acompañan esos procesos.

El estudio de la química involucra materia, energía, y su interrelación.


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MATERIA y ENERGIA Definición de Materia

Todo lo que tenga masa y ocupe espacio

Los cambios que la materia sufre involucran ganancia o perdida de energía.


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MATERIA y ENERGIA Definición de Energía

o Es la habilidad para hacer trabajo y lograr un cambioo dos (2) categorías:

Energía cinética – energía de movimiento o energía del proceso

Energía potencial – energía de posición o energía almacenada

o La energía se clasifica por la forma. Las formas principales de energía son: luz, calor, energía eléctrica, energía mecánica y energía química.

La materia y la energía son el corazón de la química.


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METODO CIENTIFICO Definición

Es un acercamiento sistemático para descubrir nueva información.

Método organizado para resolver problemas científicos.


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METODO CIENTIFICO Características del proceso científico

1. Observación de un fenómeno2. Formulación de pregunta3. Reconocer patrón4. Hipótesis (respuesta potencial)5. Experimentación6. Analizar data 7. Se desarrolla teoría que conlleva mas

experimentación o se establece una nueva hipótesis y se comienza en proceso nuevamente.


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CLASIFICACIONES DE LA MATERIA


Materia

Sustancia Pura

Elemento (Molécula)

Mezcla

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CLASIFICACIONES DE LA MATERIA Sustancia pura – tiene un solo componente; ej. Agua pura Elemento – sustancia pura que no puede convertirse a formas mas

simples de materia por una reacción química Molécula – partícula mas pequeña de una sustancia pura que

retiene la composición y propiedades de esta y puede existir de forma independiente.• Monoatómica – un átomo manifiesta todas sus propiedades• Diatómica – dos átomos manifiestan todas sus propiedades • Poliatómica – mas de dos átomos manifiestan todas sus

propiedades Compuesto – es una sustancia resultando de una combinación de

dos o mas elementos en una forma reproducible y definida; ej. Agua


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CLASIFICACIONES DE LA MATERIA Mezcla - es una combinación de dos o mas sustancias puras en

cual cada sustancia retiene su propia identidad Mezcla homogénea – tiene composición uniforme; sus partículas

estaban bien mezcladas; este tipo de mezcla se le llaman soluciones; ej. Aire, mezcla de gases, es un ejemplo de solución gaseosa

Mezcla heterogénea – tiene una composición no uniforme; ej. concreto


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EJERCICIO

Clasifica entre sustancia pura, mezcla homogénea y mezcla heterogénea.1. Alcohol etílico2. Sangre3. Alka-Seltzer disuelta en agua4. Oxigeno en tanque de oxigeno de un hospital5. Aire6. Pintura7. Perfume8. Monóxido de carbono


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RESPUESTAS DE EJERCICIO:

Clasifica entre sustancia pura, mezcla homogénea y mezcla heterogénea.1. Alcohol etílico – sustancia pura2. Sangre - mezcla heterogénea3. Alka-Seltzer disuelta en agua – mezcla homogénea4. Oxigeno en tanque de oxigeno de un hospital – sustancia pura5. Aire - mezcla homogénea6. Pintura - mezcla heterogénea7. Perfume - mezcla heterogénea8. Monóxido de carbono – sustancia pura


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PROPIEDADES DE LA MATERIA

Propiedades – son características de la materia Clasificaciones de propiedades: propiedades físicas o

propiedades químicas Propiedades físicas – pueden ser observadas o medidas

sin cambiar la composición o la identidad de la sustancia Propiedades químicas – resultan en un cambio en

composición y solo pueden observarse a través de reacciones químicas


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PROPIEDADES FISICAS

Existen 3 estados de la materia: sólido, liquido y gas Gas

hecho de partículas que están bien separadas Pueden expandirse para llenar un contenedor No tiene forma ni volumen definido Baja fuerza de atracción entre las partículas Máximo espacio intermolecular y energía potencial

Líquido Las partículas se encuentran más cercas unas de otras que en un gas Tienen volumen definido pero no forma definida Adopta la forma de un contenedor Intermedio espacio intermolecular y energía potencial

Sólido Tiene ambos forma y volumen definidos Alta fuerza de atracción entre las partículas Minimo espacio intermolecular y energía potencial


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CAMBIOS DE LA MATERIA

Existen 2 tipos de cambios: químicos y físicos Cambio físico – produce una diferencia reconocible en la apariencia

de una sustancia sin causar cualquier cambio en su composición o identidad

Cambio químico – ocurre a través de reacciones químicas Reacción química – proceso de rearreglar, remover, reemplazar

o añadir átomos para producir nuevas sustancias


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EJERCICIO

Clasifica entre propiedad química o propiedad física:1. color2. flamabilidad3. dureza4. olor5. sabor6. Agua bullendo se convierte en vapor7. Combustión de madera8. Fusión de hielo9. Caimiento de hojas en el otoño


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RESPUESTAS DE EJERCICIO:

Clasifica entre propiedad química o propiedad física:1. Color - F2. Flamabilidad - Q3. Dureza - F4. Olor - F5. Sabor - F6. Agua bullendo se convierte en vapor - F7. Combustión de madera - Q8. Fusión de hielo - F9. Caimiento de hojas en el otoño - F


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PROPIEDADES FISICAS INTENSIVAS Y EXTENSIVAS

Propiedades intensivas – es una propiedad de materia que es independiente de la cantidad de la sustancia; Ej. Densidad, puntos de ebullición o fusión, temperatura

Propiedades extensivas - es una propiedad de materia que es depende de la cantidad de la sustancia; Ej. Masa, volumen


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Medidas en la Química involucran…

Unidades métricas

Longitud (metros)

prefijos Unidades de medidas

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MEDIDAS EN LA QUIMICA

Dado que la química es una ciencia cuantitativa, esta se puede medir y comparar a un estándar que se conoce como el valor de la propiedad.

Datos – resultado de un experimento científico Resultados – lo que se obtiene de un experimento Unidad – define la cantidad básica de masa, volumen,

tiempo o cualquier cantidad que sea medida; indica el estándar contra una medida de cantidad


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MEDIDAS EN LA QUIMICA (Cont.)

Sistema métrico y Sistema Internacional (SI) de medidas –sus unidades básicas de peso, longitud y volumen son respectivamente: Masa - gramos (g) Longitud - metros (m) Volumen - litros (L) Tiempo - Segundos (s) Temperatura - Celsius (oC)

Cualquier subunidad o unidades múltiples contiene una de estas unidades precedidas por un prefijo indicando la potencia de 10 por la cual la unidad base es multiplicada para formar la subunidad o unidades múltiples


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Tabla: Unidades de medidas

Medida Métrico SI

Longitud Metro(m) Metro (m)

Volumen Litro (L) Metro cubico (m3)

Masa Gramo (g) Kilogramo (kg)

Tiempo Segundos (s) Segundo (s)

Temperatura Celsius (oC) Kelvin (K)

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Tabla: Algunos prefijos comunes usados en el sistema métrico

Prefijo Múltiplo Decimal

mega 106 1,000,000.

kilo 103 1,000.

deka 101 10.

deci 10-1 0.1

centi 10-2 0.01

mili 10-3 0.001

micro 10-6 0.000001

nano 10-9 0.000000001

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Sistema ingles de medidas

Una característica especial del sistema métrico de unidades es que un prefijo puede unirse a cualquier unidad para aumentar o disminuir su tamaño por algún factor de 10.

Si utilizamos el metro como unidad estándar: 1cm = 102 m igualdad

1 + abreviación del prefijo+unidad estándar = valor del múltiplo de la tabla de prefijos que representa centi +la unidad estandar


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Ejercicios: Igualdades

1. Utilizando el metro como unidad estándar: determine las igualdades de deci, kilo, mega, mili, micro, mega.

2. Utilizando el gramo como unidad estándar: determine las igualdades de decí, kilo, mega, mili, micro, mega.


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Sistema ingles de medidas

conjunto de unidades no relacionadas funcionalmente; este sistemas es utilizado en US en los negocios y en la industria; sus unidades básicas de peso, longitud y volumen son respectivamente: libras (lb) yardas (yd) galón (gal)


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Tabla: Algunas relaciones comunes usadas en el sistema ingles

Unidad Base ConversiónPeso 1 libra = 16 onzas

1 tonelada = 2000 libras

Longitud 1 pie = 12 pulgadas

1 yarda = 3 pies

1 milla = 5280 pies

Volumen 1 galón = 4 cuartos

1 cuarto = 2 pintas

1 cuarto = 32 onzas fluidas

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Tabla: Otras igualdades

Unidad Base ConversiónPeso 1 libra = 454 gramos

2.2 libras = 1 kilogramo

Longitud 1 pulgada = 2.54 centímetros

1 yarda = 0.91 metros

Volumen 1 galón = 4 cuartos

1 galón = 2 pintas

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Factores de Conversión

- Utilizados para convertir de una unidad a otra o pasar de un sistema de medicion a otro.

1. Convertir 10 mg a g.2. Convertir 5 mL a litros.3. Convertir 15 metros a millas.4. Convierte 1.5 metros2 a centrimetros2.

1.5 m2 x 102cm 2 = 1.5 m2 x 104 cm2 = 1.5 x 104 cm2

1 m 1m2


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Figuras Significativas

• cifras significativas (también dígitos significativos) al número de todos los dígitos conocidos reportados en una medida, más el último dígito que es incierto (estimado).


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Reglas de Figuras Significativas

1. Los números diferentes de 0 siempre son significativos. Ejemplo: 32.2356g tiene 6 cifras

2. Los ceros entre números siempre son significativos. Ejemplo: 208.3g tiene 4 cifras

3. Todos los ceros finales a la derecha del punto decimal son significativos. Ejemplo: 7.30 g tiene 3 cifras


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Reglas de Figuras Significativas

4. Los ceros que sirven para ubicar el punto decimal no se cuentan. Ejemplo: 0.0345g tiene 3 cifras y 5630g también tiene 3 cifrasConviértelos en notación científica y lo verás. Números que resultan de contar o constantes definidas, tienen infinitas cifras significativas. Ejemplo: contaste 24 estudiantes, esa medida tiene infinitas cifras porque es un número exacto

5. El numero de dígitos significativos es independiente de la posición del punto decimal. Ejemplo: 73.14 tiene 4 dígitos significativos al igual que 7.314.

6. Todos los ceros finales al final de un numero son no significativos si el numero no contiene un punto decimal y son significativos si el punto decimal es indicado. Ejemplo: 100 tiene 1 cifra significativa; 100. tiene 3 cifras significativas


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Cifras Significativas en cálculos de resultados

• Al multiplicar o dividir, la respuesta tendrá el mismo número de cifras significativas que el factor que tenga menos cifras. En este caso el volumen tenía 3 cifras y la masa 4 cifras por lo tanto el resultado tendrá 3 cifras.

• En las sumas y restas, alinea por punto decimal los números y el resultado tendrá tantos lugares decimales como el dato menos exacto (con menos lugares después del punto). Mira el ejemplo:

• 30.47 23.2 ← menos exacto, menos lugares después del punto+ 5.455 59.125

• Respuesta correcta: 59.1


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Cifras Significativas en cálculos de resultados

• Densidad = m/V • = 33.79 g / 38.4 cm³ • = 0.87994791666666666666666666666667 • = 0.880 g/cm³ • Se redondea al número menor de cifras significativas

que es 3


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Notación Científica

Notación científica – proceso por el cual cualquier numero se puede escribir en potencias de base diez como producto de sus factores; siendo el primer factor un numero entre el 1-9 y el segundo la potencia de base diez

Sirve para expresar números grandes en números pequeños

Ej. 5.7 x 106 = 5700000Ej. 6.5 x 10-3 = 0.0065


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Reglas de Notación Científica

Para convertir un # mayor que 1 a notación científica, el pto decimal se mueve x espacios hacia la izquierda y el # resultante es multiplicado por 10X. El exponente x es un # positivo (+) igual al # de lugares que se movió

el pto decimal Para convertir un # menor que 1 a notación científica, el pto

decimal se mueve x espacios hacia la derecha y el # resultante es multiplicado por 10X. El exponente x es un # negativo (-) igual al # de lugares que se movió

el pto decimal Ej. 0.0062 = 6.2 x 1/1000 = 6.2 x 1/ 103 = 6.2 x 10-3


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Errores

Toda medida tiene un error (o incertidumbre) asociado(a)

Error- es la diferencia entre el valor verdadero y nuestra estimación, o medida, del valor

Cuando se minimiza este error, los datos que se obtienen son reproducibles y validos. Para lograr esto, se deben encontrar las posibles fuentes de error.

Existen 2 tipos de errores: aleatorios y sistemáticos


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Error Aleatorio

• Siempre presente no se puede evitar• Se puede minimizar promediando• Están presentes en toda medida• Se manifiesta en dos direcciones


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Error Sistemático

• Solo se puede controlar experimentalmente• No se puede minimizar promediando• Produce valores por encima o por debajo del valor

aceptado o verdadero. • Ej. Balanza no calibrada, mal funcionamiento de los

instrumentos de medición, deficiencia en técnicas experimentales, el no controlar variables importantes


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Incertidumbre absoluta (Ia)

La Ia de una lectura de volumen hecha con una bureta de 25mL es aproximadamente la mitad del intervalo graduado mas pequeño.


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Incertidumbre relativa (Ir)

La Ir de una medida es: Ir = Ia

valor medido


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Precisión y Exactitud

Precisión – medida de cuan cerca se encuentra los valores

Exactitud – medida de cuan se encuentra el valor medido del valor aceptado


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Redondeo de números

Cuando el numero a ser eliminado es menor que 5, el numero que le precede no cambiara.

Cuando el numero a ser eliminado es mayor que 5 o mayor, el numero que le precede aumenta por una unidad.


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Medidas de la materia

Peso – considera la fuerza de gravedad; se mide utilizando balanzas

Tiempo – se mide en varias unidades como: segundos, minutos, horas,…

Temperatura Para establecer una escala de temperatura arbitrariamente set

ciertos puntos fijos e incrementos de temperaturas llamados grados. Ej. Temperatura a la que se derrite el hielo

Existen tres escalas: Farenheit, Celsius (centigrados) y escala Kelvin (SI).


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Medidas de la materia

• T(K) = T(oC) + 273.15• T(oC) = 5/9 [T(oF) – 32]• T(oF) = 9/5 [T(oC) + 32]


Puntos fijos de temperatura

Fahrenheit Celsius Kelvin

Punto de fusion hielo

32oF 0oC 273.15

Punto de ebullicion hielo

212oF 100oC 373.15

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