ES MEJOR LA MÁS DÉBIL DE LAS TINTAS QUE LA MÁS BRILLANTE DE LAS MEMORIAS.

TRASFORMACION DE LA MATERIA

INTRODUCCIÓN: el mundo en que vivimos es maravilloso, basta con observar el cielo, las montañas, los ríos, el mar, la flora, la fauna, etc. Toda esta belleza se debe a la organización más o menos compleja de sustancias en la mayor parte de las veces sujetas a continuas transformaciones, estas sustancias forman lo que llamamos MATERIA, y su conocimiento es el objeto del estudio de la química. En la naturaleza y en tu propio cuerpo se producen constantes cambios, los cuales están relacionados, en una u otra forma con la química.

TEMA 1 LA QUIMICA EN LA VIDA DIARIALa química en la vida diaria: Los científicos han comprobado que el cuerpo humano es un gran almacén de sustancias que entran en actividad cuando respiramos pensamos o comemos: la misma naturaleza es a su vez, un laboratorio gigantesco donde se llevan a cabo un sinfín de reacciones químicas. Ahora el hombre no solo ha aplicado los principios de la química para alterar y controlar varios de los procesos únicos en la naturaleza, si no que ha transformado una gran cantidad de productos de origen natural en otros muy diferentes que han ido cubriendo sus diferentes necesidades en alimentación, salud, vestido, comunicación, transporte, entre otras(Garcia,B.2011).

La observación ha sido la base de los avances y comprensión de los fenómenos en química y no solo de lo que se logra con los sentidos, sino con el uso de instrumentos analizando cuanto (cuantitativo) y como (cualitativo), de tal forma que las observaciones de laboratorio de tipo cualitativo y las mediciones cuantitativas constituyen los hechos básicos de la química. (Chopin, G.)

EJEMPLO:

Teoría de la combustión.- en 1770 Johann Joachin Becher, científico alemán, expreso la teoría de que todas las sustancias contienen “flogisto” o “materia de fuego” dijo que cuando una sustancia ardía, se desprendía de ella el flogisto en forma de flama. Becher pensó que la ceniza

producida cuando se quemaba una sustancia, era la sustancia menos su flogisto. Las sustancias que arden rápidamente y dejan poca ceniza tienen poco “flogisto”. Esta fue la primera teoría importante que tuvo la química.

Joseph Priestley, eclesiástico ingles aficionado a la ciencia, apoyaba esa teoría y experimentando con el polvo rojo que se formó al calentar mercurio, decidió calentar el polvo rojo y recoger cualquier gas que se generara con la combustión para analizarlo, lo hizo en una vitrina con un ratón y con plantas, observo que el ratón y la planta vivían más que con solo aire contenido en la vitrina. Y Creyó que el gas era aire desflogistizado”. Al ir a Paris visitó a Antoine Lavoisier (1774), el más brillante químico de Francia y le hablo de su descubrimiento. Lavoisier que no estaba de acuerdo con la teoría del flogisto. ¿Podría ser, pensaba Lavoisier, que, cuando las sustancias arden, se UNEN con algo de aire, en lugar de desprender algo? De ahí salió el creador chispazo de su imaginación que anunció el nacimiento de la química moderna. Lavoisier sometió su hipótesis a prueba, introdujo cuatro onzas de mercurio puro en un recipiente, cerrado de vidrio, encendió el horno y lo mantuvo 12 días y noto q no hubo cambio de peso aún se volvió polvo rojo. Al abrir el recipiente noto que el aire entraba violentamente al recipiente, con lo que asumió q el aire se había consumido durante el experimento y por eso podía entrar más, lo peso una vez más y esta vez sí hubo aumento de peso, dedujo que era algo que había en el aire y se había combinado durante el calentamiento con el mercurio formando el polvo rojo.

Con más pruebas controladas capturo el gas desprendido y era idéntico al aire desflogistizado, por lo tanto concluyo que el gas que había en el aire, era el causante de la combustión. Y lo llamo oxígeno, de toda la sustancia que probó ninguna pudo arder sin oxígeno.

1.1 CONCEPTOS GENERALES CIENCIA: El término ciencia deriva del latín sciencia, “conocer” o de sciens, instruido” y trata de explicar los hechos acerca del universo.QUIMICA: Es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, los cambios que experimenta y la energía asociada a ellos en cualquiera de sus formas.La palabra química se deriva de Khem, chemia o quemia, ciencia y arte en el país de los egipcios que también llevaba el mismo nombre debido al color negro de su tierra, lo que la señala como ciencia negra o misteriosa. Los árabes transformaron en alquemia y el término química fue mencionado por primera vez en el siglo XVIII.

MATERIA: todo lo que ocupa un lugar en el espacio está formado por materia. La materia es la sustancia física de que se componen todos los materiales. (Choppin., G.), Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio (GARCIA, B.,)Conocer los principios fundamentales de la química te permite una mejor comprensión de tu cuerpo y del mundo que te rodea, sin importar la profesión que elijas. MASA: propiedad intrínseca de toda la materia.PESO: Efecto de la gravedad sobre la masa.SUSTANCIAS: Son formas específicas de materia. Todas las sustancias en cualquier estado (solido, liquido o gas) poseen masa.MATERIALES: pueden ser sustancias simples o mezclas de sustancias.

1.2 PASOS DEL METODO CIENTIFICOEl concepto de química señala que esta área del conocimiento es una ciencia. Una ciencia representa un conjunto organizado de conocimientos que tratan de explicar la realidad de los hechos mediante el uso del método científico, y que al mismo tiempo hace posible la adquisición e incorporación de nuevos conocimientos. Pero que es el método científico? El ser humano se da cuenta de todo lo que sucede en torno suyo mediante los sentidos, fijando su atención en aquello que más lo impresionante ello su primera actitud es la observación, trata además de encontrar alguna explicación a lo observado, haciéndose multitud de preguntas. De la simple observación se pasa a la búsqueda de posibles respuestas que expliquen satisfactoriamente porque suceden estos fenómenos. Pero hay más, se hacen comprobaciones mediante la repetición de estos fenómenos, lo que hace encontrar las leyes y principios que rigen a estos fenómenos. Es decir a través del tiempo el hombre ha descubierto un método para adquirir conocimientos acerca de todo lo que le rodea así como las causas que lo provocan: este es el método científico (García, B.).

PASOS DEL METODO CIENTIFICO

Realizar observaciones

Plantearse preguntas

Construir hipótesis hay que volver a intentar

Diseñar y realizar experimentos

Analizar los resultados y llegar a conclusiones

Hipótesis correcta hipótesis incorrecta o parcial

Reporte de resultados

Observación.-Es el punto de partida y consiste en fijar la atención en un fenómeno o hecho, lo que permite la identificación del problema y la formulación de preguntas.Planteamiento del problema: a través del razonamiento y de la reflexión se formulan interrogantes sobre lo que se va investigar, ¿Por qué? ¿Porque? ¿De qué manera? Cuáles?Experimentación: parte del diseño adecuado del experimento. La investigación científica exige la reproducción del fenómeno observado bajo condiciones controladas semejantes a las que se efectúa el fenómeno inicialmente, pero con la posibilidad de modificarlas, lo que permite ir comprobando la influencia de las variables que intervienen en el fenómeno.Análisis de resultados.- Esta es sin duda una de las partes más importantes del estudio y donde el investigador desarrolla toda su capacidad de análisis. Consiste en la recopilación de los datos experimentales que establecen relaciones entre las diferentes variables que pueden influir en el fenómeno estudiado. (García, B.)Conclusión.- Es un juicio que se basa en la información obtenida una vez que se analizan los resultados de la experimentación. Las conclusiones pueden conducir a desarrollar un modelo que es una explicación visual, verbal o matemática de datos experimentales, a formular una teoría que es una explicación sustentada con el mayor número de experimentos por lo que tiñen probabilidad de ser comprobada positivamente y a plantear un ley que es una generalización que permite predecir el desarrollo y la evolución de cualquier fenómeno, a la cual se llega una vez que la hipótesis ha sido plenamente demostrada mediante la experimentación.

1.3 SOLUCION DE PROBLEMAS

El método científico da la posibilidad de que resolvamos problemas de la vida diaria con el seguimiento de sus pasos en forma práctica.

Investigación:

Mario José Molina Henríquez, Bartolomé de Medina, Andrés Manuel Rio Fernández, Leopoldo Rio de la Loza, Vicente Ortigoza, Fernando Orozco, tipos de colorantes de pueblos prehispánicos y de donde los obtenían.

TEMA 2 DESARROLLO DE LA QUIMICAEn los albores de la civilización, la química tal como se interpreta en la actualidad, no existía. Es la curiosidad del hombre acerca de la naturaleza y su necesidad de adaptarse al medio donde habita la que inicia el camino hacia la ciencia química.

2.1 ETAPAS IMPORTANTES EN EL DESARROLLO DE LA QUIMICA

En la antigüedad hasta el año 300: el hombre primitivo conoce el fuego y lo utiliza para sus alimentos, hornea el barro para sus utensilios y funde metales para fabricar herramientas.

Los chinos practican la cerámica, teñido de tejidos, trabajan los metales, papel, pólvora, fermentación de leche y jugos ricos en azúcar como

la uva. Los egipcios aprenden a purificar oro, plata y otros metales, teñir vidrio y curtir pieles, aplican cera de abejas y utilizan resinas en embalsamamiento.

Los pueblos hindúes y griegos conciben desde el punto filosófico conceptos de la naturaleza de la materia, admiten la existencia de cuatro elementos responsables de las cualidades de la materia: agua, tierra, fuego y viento, los griegos sustituyen viento por aire y 500 A.C. Leucipo y después Demócrito plantea principios de la teoría atómica, uno de los cuales establece que la materia está formulada por pequeñas partículas a las que llamaron átomos.

La alquimia 300 a 1550

Sigo IX aparecen los alquimistas herederos de griegos y egipcios. Los árabes conocen las amalgamas, el bórax, el agua regia, el vitriolo, la volatilidad del azufre y como combinarlo con metales. Llevan a Europa conocimientos de matemáticas y química. Tratan de convertir plomo y

otros metales en oro, con piedra filosofal e inventar elixir de la vida, con su afán descubren muchas sustancias útiles en medicina y muchos procesos químicos.

Iatroquimia 1550- 1650

Sigo xvi Paracelso defiende el uso del método experimental en 1530 y 41. Paracelso funda la iatroquimia precursora de farmacología. 1597 Andrea Libavius publica achemia considerado uno de los primeros libros de química.

Flogisto 1659-1775

Johaan Joachin Becher, el químico alemán Georg Ernest Stahl formula la teoría de flogisto de griego phogistos inflamable, Priesty aísla un gas q hace arder con más fuerza la llama de una vela. Se lo dice a Lavoisier y este acaba con la teoría del flogisto y explica el papel de oxígeno en la combustión.

La química moderna 1775 a la fecha

El químico irlandés Robert Boyle 1627-1691 es el primero en estudiar la química por ella misma y no para obtener oro, establece las bases para que un siglo después Lavoisier y Dalton fundaran sus leyes o principios de la química actual. En 1789 Lavoisier publica su tratado elemental de química donde expresa sus conceptos como la Ley de la conservación de la materia, sustentados en el método científico y uso de la balanza.

2.2 CIENCIAS RELACIONADAS CON LA QUIMICA

Recuerdas que estudia la química? Efectivamente, estudia la materia, sus cambios y su relación con la energía. Como puedes observar, la química abarca un campo muy extenso en el conocimiento de la naturaleza. Por esa razón se ha dividido en diversas ramas fig. 1.

QUIMICAGENERAL DESCRIPTIVA ANALITICA APLICADA

Trata los principios estudia la compo- estudia los componentes La interacción de química

Teóricos, como leyes cisión, las propie- de una muestra y en con otras ciencias ha dado

Reglas y teorías dades, obtención, qué cantidad se encuentran como resultado otras

Que explican la com etc. De las diferentes en ella. Intermedias que atienden

Posición y el compor sustancias problemas específicos.

Tamiento de la ma-

Teria y energía Inorgánica cualitativa bioquímica

Orgánica cuantitativa fisicoquímica

Petroquímica

Agroquímica

Por otro lado ninguna ciencia es aislada; por lo tanto, la química mediante sus leyes y teorías se relaciona con otras ciencias. Como física, ciencias de la tierra, ciencias sociales, geología, astronomía, biología; además de otras ramas del conocimiento humano como la medicina, la ingeniería, la mineralogía, la agricultura, etc. Esta interrelación contribuye para que las ciencias y las diferentes disciplinas alcancen su objeto de estudio. Actualmente el sorprendente desarrollo que ha tenido la química con e l paso de los anos, la coloca como una de las ciencias más importantes no solo por su propia utilidad, sino también porque es esencial para otras disciplinas científicas. De aquí que se le considere como una ciencia central. La química a como ciencia central auxilia en gran medida a otras ramas del conocimiento humano, pero también la química misma recibe de algunas de ellas apoyo para desarrollarse.

RELACION DE QUIMICA CON OTRAS CIENCIAS

MATEMATICAS.- La química se apoya en las matemáticas utilizando sus números, símbolos, logaritmos y varios modelos matemáticos.

FÍSICA.- La química se sirve de las leyes y conceptos de la física para fundamentar sus principios. Por ejemplo, para explicar el enlace iónico y la atracción entre iónicos de cargas opuestas se usa la ley de coulomb; las reacciones exotérmicas y endotérmicas se explican aplicando las definiciones de calor y temperatura.

BIOLOGIA.- La biología utiliza a la química para conocer cuáles son las sustancias que constituyen a los seres vivos y qué cambios tienen los compuestos químicos en los diversos procesos biológicos.

MEDICINA.- Los químicos elaboran compuestos que forman parte del tratamiento de enfermedades o la detección de las mismas.

AGRICULTURA.- En esta área, la química participa con un gran número de sustancias como los fertilizantes, insecticidas, herbicidas, defoliadores, entre otras.

INGENIERIA.- LA química investiga y produce materiales con propiedades específicas para la construcción o desarrollo de equipo como los aceros, cementos, ladrillos, vidrios, etc.

Tarea:

Mario José Molina Henríquez, Bartolomé de Medina, Andrés Manuel Rio Fernández, Leopoldo Rio de la Loza, Vicente Ortigoza, Fernando Orozco, tipos de colorantes de pueblos prehispánicos y de donde los obtenían.

Tarea: elabora un cuadro sinóptico en donde indiques la interrelación de la química con las siguientes ramas del conocimiento: astronomía, mineralogía y ecología.

TEMA 3 MATERIA Y ENERGIA

Ahora ya sabes que el objeto de estudio de la química es el conocimiento de la materia. Y que materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Por lo tanto todo lo q nos rodea, incluyéndonos, es materia. Pero observa bien, existen formas, colores, estados físicos y tamaños muy diferentes. Aquí veremos todas aquellas características que distinguen las diversas formas de la materia, los cambios que sufre y su relación con la energía.

ENERGIA.-Se define como la capacidad para realizar un trabajo o suministrar calor.

Energía Potencial.- Energía en potencia, esperando mostrarse. Se le llama así a la energía almacenada en los cuerpos.

Energía cinética.- Aquella que poseen las partículas de los cuerpos en movimiento.

Cuando la energía interviene en los cambios de la materia, se manifiesta en formas con las que estamos familiarizados: luminosa, calórica, eléctrica, radiante, química, nuclear, etc. Cualquiera de estas formas de energía cambia fácilmente en otra, pero siempre se conserva, solo se va transformando.

La energía es una de las formas en que se manifiesta la materia, por tal razón no se consideran independientes. Einstein en su teoría de la relatividad establece: La materia puede transformarse en energía y ésta a su vez en materia. Por lo tanto bajo el nombre de la energía se puede comprender la actividad que tiende a hacer cambiar las propiedades de las sustancias, desde su estado físico hasta la formación de nuevas sustancias.

Energía mecánica.- puede ser potencial o cinética.

Energía Química.- Es una forma de energía potencial esta almacenada en los enlaces de las sustancias, por lo que se transforma en otros tipos de energía cuando ocurre un cambio químico como la combustión. No se le puede medir como otros tipos de energía, para apreciarla se le convierte en energía térmica fácil de estimar.

Energía Calórica o Térmica.- Resultado del movimiento de las partículas de una sustancia, por lo que representa la suma total de energía cinética de las partículas.

Energía Solar.- La energía del sol se transfiere a la tierra por ondas electromagnéticas que se denomina energía radiante y es producida en el sol como resultado de reacciones nucleares.

Energía Luminosa.- Este tipo de energía se conoce como luz y es un conjunto de radiaciones electromagnéticas que podemos percibir por nuestro sentido de la vista.

Energía Sonora o Acústica.- Consiste en la energía acarreada por las ondas sonoras, gracias a la cual podemos escuchar sonidos.

Energía nuclear.- Energía que se libera del núcleo de un átomo durante la fisión o fusión de núcleos atómicos.

Energía Eólica.- Energía que resulta del movimiento del aire (viento).

Energía eléctrica.- Se debe al movimiento de electrones a través de un material conductor como los alambres de cobre.

Energía Hidráulica.- Se origina por el movimiento del agua y es de gran utilidad para producir electricidad.

3.1 ESTADOS DE LA MATERIA

Se dice: “estado de agregación” de la materia porque son distintas las maneras en que los átomos que la forman se agregan o se juntan. Los tres estados comunes de la materia son sólido, líquido y gaseoso. Existe un cuarto estado, el plasma; y un quinto estado llamado condensación de Bose-Einstein.

Si bien, los estados sólido, líquido y gaseoso son los más comunes en la Tierra, la mayor parte del Universo está formado por materia en estado de plasma.

El plasma.- En 1879, el físico y químico británico William Crookes observo en los gases un comportamiento poco común y sugirió un cuarto estado de la materia. En 1930 el, el químico Irving Langmuir introdujo el término plasma que en griego significa “moldeable”. El plasma está constituido por partículas altamente ionizadas (con carga eléctrica positiva o negativa) que se mueven a gran velocidad. Tiene varios orígenes, se puede crear aplicando un campo eléctrico a un gas a baja presión, como en los tubos fluorescentes o de neón, calentando un gas neutro hasta temperaturas muy altas, o bien mediante reacciones de fusión nuclear que se llevan a cabo en el sol y otras estrellas. Observamos plasma en los relámpagos en las tormentas, en los metales incandescentes con sus electrones libres y en los aceleradores de partículas como el ciclotrón. El plasma por su naturaleza se puede guardar en cámaras magnéticas especiales. Los iones procedentes del plasma tienen una aplicación en la industria de los semiconductores para grabado de superficies y producción de alteraciones en las propiedades de algunos materiales.

Condensado de Bose-Einstein.- Se descubrió al experimentar con átomos de rubidio. Su existencia ya la habían vislumbrado Albert Einstein y el físico indio Nath Bose. El 5 de junio de 1995 a las 10:54 en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología

en Boulder, Colorado, los físicos Eric Cornell y Carl Wieman crearon este nuevo estado de la materia. Este se presenta cuando un gas se enfría a temperaturas tan bajas que sus átomos pierden energía, frenan su movimiento y se unen dando origen a un superátomo.

3.1.1 CARACTERISTICAS DE LOS ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

SOLIDO

-Presentan formas definidas y se resiste a la deformación.

-Tienen volumen definido por lo que es prácticamente incompresible.

-Sus partículas están muy juntas entre sí en una disposición muy ordenada, debido a la gran fuerza de cohesión entre ellas.

-El movimiento de sus partículas es vibracional en torno a puntos fijos.

-Generalmente tiene densidades más elevadas que los líquidos.

LIQUIDO

-adopta la forma del recipiente que lo contiene.

-su volumen es definido y es ligeram3nte compresible.

-debido a las fuerzas de atracción entre sus partículas, éstas se encuentran muy próximas unas de otras, pero con cierta libertad para moverse.

-se difunden a través de otros líquidos.

-su densidad es menor que la de los sólidos pero mayor que la de los gases.

GASES

-No tiene forma ni volumen definido por lo que es muy compresible por debajo de cierta temperatura.

-Se expande uniformemente ocupando por completo el recipiente que lo contiene.

-Sus partículas están muy separadas y se mueven al azar a grandes velocidades debido a que la fuerza de atracción entre ellas prácticamente es nula.

-se difunde fácilmente a través de otros gases y también de algunos líquidos.

-su densidad es muy baja.

3.1.2 CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA

El aumento o disminución de la temperatura puede provocar el paso de un estado de agregación al otro, dando como resultado un cambio de estado.

CONDENSACION

LICUEFACCION

GAS EVAPORACION LÍQUIDO

SOLIDIFICACION

FUSION

SUBLIMACION SOLIDO DEPOSICION

CAMBIO DE ESTADO NOMBRE EJEMPLOS

FUSION Fusión de la nieve, hielo, mantequilla

Y metales a altas temperaturas.

SUBLIMACION El hielo (CO2solido), naftalina, yodo

Desodorantes de pastilla

SOLIDIFICACION Formación del hielo, solidificación de los metales EVAPORACION El agua, el etanol, las gasolinas, etc.

CONDENSACION El rocío de las mañanas el vidrio empa

nado cuando te banas.

LICUEFACCION Para que suceda se requiere presión y disminuir

la temperatura: obtención del nitrógeno y C02

Líquidos. . DEPOSICION El polvo que se deposita en los muebles y el

Vapor de agua que pasa a nieve o escarcha.

3.2 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LA MATERIA

PROPIEDADES DE LA MATERIA

FISICAS QUIMICAS

Son propiedades que se pueden describen la capacidad de las sustancias

Observar o medir sin cambiar para reaccionar con otras, modificando

La composición de las sustancias su composición.

EXTENSIVAS O GENERALES INTENSIVAS O ESPECIFICAS poder oxidante

Son comunes en todas las tienen un valor especifico pa poder reductor

Sustancias y dependen de ra cada sustancia y no depende combustibilidad

La cantidad de masa pre- de la cantidad de masa q se es acidez

Sente. Tudia basicidad

Extensión o volumen densidad maleabilidad todas las propiedades químicas

Masa viscosidad ductilidad también son intensivas y solo se

Peso punto de ebullición tenacidad pueden observar cuando cambia

Inercia punto de fusión dureza la composición de las sustancias

Longitud índice de refracción estados físicos

Impenetrabilidad calor especifico organolépticas: olor

Porosidad solubilidad color, sabor, textura

Divisibilidad elasticidad

Una propiedad es una cualidad que sirve para distinguir una sustancia de otra.

Todas las sustancias poseen un conjunto de propiedades, y la mejor forma de reconocer y describir a la materia es precisamente mediante sus propiedades.

La materia presenta 2 tipos de propiedades, las físicas y las químicas, que se desglosaron en el diagrama.

Tarea investiga el significado de 5 de las propiedades mencionadas.

PROPIEDAD DESCRIPCION

Volumen Es el espacio que ocupa un cuerpoInercia Es la resistencia de un cuerpo a cambiar su estado de reposo a movimientoDivisibilidad La materia puede dividirse en porciones cada vez más pequeñas hasta cierto limitePorosidad La materia no es continua, siempre hay espacios entre las partículas que la forman

llamados espacios intermoleculares o poros que se pueden observar a simple vista o con la ayuda del microscopio.

Impenetrabilidad Dos cuerpos no pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempoElasticidad Es la propiedad que tiene la materia de cambiar de forma cuando es afectada por una

fuerza y de recuperar la forma original cuando esta fuerza desapareceDensidad Es la relación entre la cantidad de masa que tiene un cuerpo y el volumen que ocupaViscosidadPunto de ebullición

Punto de fusión

Índice de refracción

Es la resistencia que presenta un fluido a fluirES la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala con la presión atmósferica; es decir, la temperatura a la cual un líquido hierve. Bajo presión de 1atm, se le conoce como punto de ebullición normal.Es la temperatura a la cual los cuerpos en estado sólido pasan al estado líquido. A la presión de 1atm se le conoce como punto de fusión normal.Angulo de refracción o desviación que sufre la luz al incidir en la superficie de una sustancia transparente.

3.3 CONCEPTOS DE ELEMENTO Y COMPUESTO

¿Cómo se manifiesta la materia? En la naturaleza se manifiesta como sustancias puras o la mezcla de ellas y como la energía utilizada en los cambios que sufre. La forma de clasificar la materia con base en su composición se muestra en el esquema.

MATERIA

SUSTANCIAS PURAS MEZCLAS

Materia que tiene propiedades Es la unión física de dos o más elementos o compuestos

Definidas con una composición uniforme cambio físico Su composición es variable, sus componentes conservan

Y constante. Sus propiedades particulares y puede separarse por

Métodos físicos.

ELEMENTOS COMPUESTOS HOMOGENEAS HETEROGENEAS

Sustancias simples sustancias formadas son las disoluciones, Presentan dos o más fases

Compuestas por átomos por la unión química de presentan una sola fase de generalmente observables

Con el mismo número dos o más elementos en composición y propiedades a simple vista o mediante

Atómico. Proporciones definidas iguales en cualquier parte lupa o microscopio.

Cambio químico.

Hoy en día se conocen 118 elementos, unos se encuentran en la naturaleza y otros han sido obtenidos artificialmente por procedimientos especiales. Así mismo se conocen alrededor de 500,000 compuestos formados por la combinación de casi todos los elementos químicos.

Tarea: elementos químicos que constituyen tu cuerpo y cuales constituyen la corteza terrestre.

TEMA 4 CAMBIOS EN LA MATERIA

Los cambios que experimentan las sustancias que forman la materia se clasifican en químicos, físicos y nucleares.

EL CAMBIO FISICO.- No modifica la naturaleza química de las sustancias, tan sólo su forma, estado de agregación, tamaño o estado de reposo o movimiento. Por ejemplo, la fusión del hielo, la evaporación del agua, la trituración de minerales, etc.

EL CAMBIO QUÍMICO.- Lo experimentan las sustancias en su naturaleza química, dando lugar a nuevas sustancias con propiedades distintas. Ejemplo: combustión de la madera, oxidación de los metales, etc.

EL CAMBIO NUCLEAR.- Se presenta en los núcleos de los átomos cuando se modifica el número de protones (partículas positivas) y neutrones (partículas neutras) contenidos en ellos. Dos de los procesos que se derivan de este cambio son la fisión y la fusión nucleares.

La fisión nuclear es la división de un núcleo pesado en fragmentos más pequeños o ligeros y la combinación de dos núcleos ligeros para formar otro más grande o pesado que se llama fusión nuclear. Ambos procesos van acompañados de liberación de energía muy grande, lo que resulta de gran utilidad para la generación de electricidad, sobre todo la fisión cuyas condiciones de operación se controlan mejor.

Albert Einstein estableció una de las leyes de la conservación más importantes en los cambios químicos; “la cantidad de masa-energía que se manifiesta en un determinado espacio y tiempo es constante”.

EJEMPLOS DE CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS

FENOMENO O CAMBIO CLASIFICACION

2Na + Cl 2NaCl químico

Fusión de plata físico

Licuefacción de los alimentos físico

Digestión de los alimentos químico

Congelación del agua físico

Combustión de la madera químico

Electrólisis del agua químico

Romper un garrón de vidrio físico

Los cambios físicos, químicos y nucleares se diferencian además, por la cantidad de energía asociada a ellos. La energía que participa en los cambios químicos es mucho mayor que la que participa en los cambios físicos. La formación de un gramo de agua a partir de hidrógeno y oxígeno desprende 47 veces más energía que cuando se forma un gramo de hielo. Pero los procesos nucleares, producen cantidades de energía superior a los otros cambios.

4.2 RELACION DE LA QUIMICA Y LA ECOLOGIA

TEMA 5 EL ATOMO UNA PARTICULA ELEMENTAL

Para el hombre, a lo largo de los siglos, ha sido de enorme importancia el conocimiento del ATOMO, CONSIDERADO COMO LA UNIDAD FUNDAMENTAL DE LA MATERIA. Hoy en día hay numerosas pruebas físicas y varios modelos atómicos, cada vez más cercanos a la realidad, que demuestran que la materia está formada de átomos y que éstos son agrupaciones de cantidades variables de partículas subatómicas.

El término átomo deriva del griego a, “sin”, y tomé, “división; hoy se sabe que el átomo si es divisible.

El átomo es la partícula más pequeña representativa de un elemento, es eléctricamente neutro y está formado por electrones, protones y neutrones.

5.1 DESARROLLO DEL MODELO ATOMICO

Las primeras ideas acerca de la estructura de la materia surgieron hace aproximadamente 2500 años. Los griegos afirmaron que la materia estaba constituida por cuatro elementos fundamentales: agua, tierra, aire y fuego, relacionados con sus propiedades caliente, frío, seco y húmedo. Surgió la doctrina del atomismo que reflejo el pensamiento de los sabios griegos Leucipo y Demócrito. Las ideas principales de esta doctrina son:

a.- La materia está constituida por pequeñísimas partículas sólidas, invisibles e indivisibles llamadas átomos.

b.- Los átomos son indestructibles por lo que son eternos.

c.- Los átomos se encuentran en constante movimiento y separados unos de otros por espacios vacíos.

d.- existen diferentes tipos de átomos según cada tipo de materia.

e.- La asociación y organización de los átomos influye en las propiedades de la materia.

El uso de los modelos atómicos ha permitido explicar las características, propiedades y comportamiento químico y físico de la materia.

Modelo atómico de John Dalton.- retomo la concepción del átomo de Demócrito (al igual que otros investigadores), ya no como teoría filosófica sino como propuesta científica con hechos experimentales para explicar la constitución de la materia y la relación entre las masas de los elementos que se unen para formar compuestos químicos. Su teoría expone:

a) Toda la materia está formada por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.b) Los átomos de un elemento son indestructibles, es decir, no se pueden transformar en átomos de

otro elemento.c) Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí, pero diferentes de los átomos de otros

elementos.

d) Cuando los átomos de los elementos se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen en proporciones fijas de números enteros pequeños.

e) Los átomos de dos elementos diferentes se pueden combinar para dar lugar a más de un compuesto. En esta unión uno de los elementos es constante y el otro varía en una proporción de números enteros pequeños.

f) En una reacción química hay un reordenamiento de átomos, lo que implica que ningún átomo se crea, destruye o descompone manteniéndose constante la masa total.El modelo atómico de Dalton concibe el átomo como una esfera sólida parecida a una bola de billar.A finales del siglo XIX y principios del siglo XX, se tuvo certidumbre de que el átomo está formado por partículas subatómicas con masa y carga eléctrica (partículas elementales), lo que contradice la idea del átomo de Dalton.

Modelo atómico de ThompsonConsta de una esfera cargada uniforme y positivamente, dentro de la cual flotan al azar los electrones, se le conoce como el modelo del pastel de pasas. Thomson como resultado de sus experimentos (con tubos de descarga y observando las partículas que viajaban a gran velocidad con carga eléctrica negativa al viajar del cátodo (-) al ánodo (+)). Concluyo que los electrones eran partículas desprendidas de la materia, con carga eléctrica negativa y mucho más ligeras que el átomo de hidrogeno.

Modelo atómico de RutherfordEl modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo" muy pequeño; que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo. Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedían el paso de las partículas alfa. Sugirió un nuevo modelo en el cual el átomo poseía un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extra nuclear se encuentran los electrones de carga negativa.

Estudios posteriores demostraron que el átomo de Rutherford no era estable, al concebirlo no tomó en cuenta que toda partícula eléctrica en movimiento irradia energía, perdiendo así velocidad. De este modo los electrones girando alrededor del núcleo también pierden energía al perderla su velocidad disminuye, tendiendo a precipitarse sobre el núcleo en trayectoria espiral. Este modelo lo modifico Niels Bohr, en 1913.Modelo atómico de Niels Bohr Representa al átomo con un núcleo positivo rodeado de uno o más electrones que se desplazan en orbitas definidas situadas a corta distancia del núcleo los enunciados de este modelo son:a) Cada orbita o nivel de energía queda determinado por un número cuántico principal “n”.b) E3l nivel de menor energía es el más cercano al núcleo, los demás niveles siguen en

orden creciente de energía.c)El número de niveles energéticos depende del número de electrones que tenga el

átomo.d) Cada nivel energético se designa con números de 1 a 7 o letras como k, l, m, n, o, p, q.

e) El electrón ni gana ni pierde energía mientras permanezca en su nivel.f) En el átomo, el electrón tiene su energía restringida a un nivel específico, si absorben o

emiten energía (cuantos) saltan de un nivel a otro.Además del protón, el neutrón y el electrón, existen otras partículas subatómicas que se han encontrado en el núcleo de los átomos. Estas partículas son perceptibles en tanto se bombardean los átomos con partículas de alta energía o son producto de la desintegración radiactiva natural o artificial. Como ejemplo se tiene a los neutrinos, mesones, bariones, leptones, positrones, etc.

5.2 SUBDIVISION DEL ATOMO

En el siglo XX, a consecuencia de las investigaciones se comprobó que los átomos pueden dividirse y poseen partículas que los constituyen llamadas PARTÍCULAS SUBATÓMICAS de las cuales las más importantes son: protones, neutrones y electrones

Protones: se localizan en el núcleo y tienen carga positiva (p+)

Neutrones: se localizan en el núcleo y carecen de carga, es decir son neutros (n)

Electrones: se localizan fuera del núcleo, en las orbitas, y tienen carga negativa (e-)

Moseley (quien trabajo con rayos X) comparo los resultados obtenidos para diferentes elementos químicos y concluyo que cada elemento difiere del elemento precedente de la tabla periódica en tener una carga positiva más en su núcleo, lo que determina sus propiedades. De esta manera existen dos conceptos que caracterizan los núcleos atómicos: el número atómico y en número másico o de masa.

Número atómico.- Es el número de protones en el núcleo de un átomo, siendo igual al número de electrones si el átomo es neutro. Se representa con la letra Z mayúscula, entonces:

Z= número de p+ = número de e-

Numero de masa o másico.- Es la suma de la cantidad de protones y de neutrones en el núcleo de un átomo. Se representa con la letra A mayúscula, entonces:

A= p+ + n entonces A= Z + n

X= símbolo del elemento

Número de protones = número atómicoNúmero de protones = masa – neutronesNúmero de electrones = número de protonesNúmero de neutrones = Masa - protones

El número de masa y el número de neutrones no están reportados en la tabla periódica, pero si los valores de las masas atómicas de los elementos químicos. Estos valores son números fraccionarios que aproximándolos al número entero inmediato superior o inferior según sea el caso, se consideran como los valores de los números de masa correspondientes. En la siguiente tabla se presentan algunos ejemplos.

Elemento químico masa atómica(uma) número de masa(A) número atómico(Z) ttl de neutrones(n) simbología

Hierro (Fe) 55.845 56 26 56-26 = 30Calcio (Ca) 40.078 40 20 40-20= 20Azufre(S) 32.066 32 16 32-16= 16Sodio(Na) 22.989 23 11 23-11= 9Uranio(U) 238.03 238 92 238-92= 146

ISÓTOPO

¿Qué es un isótopo? Se observó que en un elemento, las dos o más variedades de un átomo que puede contener, tenían el mismo número atómico, por lo tanto constituían el mismo elemento, pero diferente número másico. Conociendo la definición de Z y A, podrías decir? Cuál es la partícula subatómica que varía en los átomos de un mismo elemento? Correcto, puesto que el número atómico es equivalente al número de protones en el núcleo, y el numero másico es la suma total de protones y neutrones en el núcleo, los átomos del mismo elemento solo difieren entre ellos en el número de neutrones que contienen. A estos átomos se les llama isótopos.

Isótopos son átomos del mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero diferente número de masa.

El termino isótopo deriva de la palabra griega que significa “mismo lugar” se refiere a ocupar el; mismo lugar en la tabla periódica (de Mendeleiev)

Isotopos naturales.- ejemplo de isótopos son los de los del elemento hidrógeno, Estos son el hidrógeno o propio (sin neutrones), el deuterio (un neutrón) y el tritio (dos neutrones). El hidrógeno siempre tiene un protón en su núcleo, cuya carga esta equilibrada con un electrón.

El tritio (T) se produce en la parte superior de la atmosfera, debido a las radiaciones cósmicas. Combinado con el oxígeno forma el agua radiactiva (T2O), cuando cae al suelo, este la absorbe. Como

el tritio gradualmente decae y pierde la mitad de su radiactividad en 12.43 años, se usa para detectar la antigüedad de un manto acuífero. Es el elemento básico de la bomba de hidrogeno.

Los isótopos también pueden ser artificiales, los hay radiactivos y no radiactivos. Los radiactivos tienen muchas aplicaciones interesantes. Ejemplo: cobalto 60 que se usa para tratamiento de varios tipos de cáncer por radiación y la inactivación de las enzimas para la preservación de alimentos.

5.3 CONCEPTO DE ION

Los iones son componentes esenciales de la materia tanto inerte como viva. Son partículas con carga eléctrica neta que participan en un buen número de fenómenos químicos. Aun cuando la materia se presenta la mayor parte de las veces carente de propiedades eléctricas, son éstas las responsables, en gran medida, de su constitución y estructura. Un grano de sal, una gota de limón o un trozo de mármol contienen millones de átomos o conjuntos de átomos que han perdido su neutralidad eléctrica característica y se han convertido en iones.

Las fuerzas eléctricas entre iones de signo opuesto son las responsables del aspecto sólido y consistente que ofrece un cristal de cloruro de sodio. La composición iónica de una gota de limón hace de ella un

conductor de la corriente eléctrica, siendo los iones presentes en la disolución los portadores de carga y energía eléctricas.

Los procesos químicos en los cuales las sustancias reaccionantes ceden o captan electrones implican la formación de iones o su neutralización. El enlace iónico, la electrólisis y los procesos de oxidación-reducción son algunos de los fenómenos naturales en los que los iones desempeñan el papel principal.

Catión.- ión con carga positiva que emigra al cátodo en la electrolisis. Los iones H y los iones metálicos son cationes.

Anión.-ion con carga negativa que en la electrolisis emigra al ánodo ej. Iones del radical hidroxilo, de los no metales y de los iones ácidos o aniones.