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Unidad 2:Materia y energía
Química
Materia
Definiciones introductorias
materia: cualquier cosa que tiene masa y volumen
masa:
peso:
volumen:
unidades: L, dm3, ml, cm3 L3declaraciones:
la cantidad de materia en un objeto
el tirón de la gravedad en un objeto
el espacio que un objeto ocupa
sólido, líquido, o gas
composición:
cobre: agua:
características: --
--
átomo: un edificio básico bloque de materia
qué la materia se hace
muchos átomos del Cu muchos grupos de2 h y 1 O
describir la materia
qué parece, huele como; su masa, temp., etc.
cómo se comporta
diff ~100. clases
Elementos contiene solamente un tipo de átomo
1. los elementos monatomic consisten en unbonded, “como” los átomos
e.g.,
2. los elementos poliatómicos consisten de varios “como” los átomos enlazados junto
elementos diatómicos:
otros:
FE, Al, Cu, él
H2 O2 Br2 F2 I2 N2 Cl2
P4 S8 “7 7 7”
alótropos: diversas formas del mismo elemento adentrolas mismas declaraciones
CARBÓN DEL OXÍGENO
oxígeno-gas
ozono
elementalcarbón grafito
diamante buckyball
(O2)
(O3)
molécula: un grupo neutral de átomos consolidados
DescripciónProducto químico Símbolo
Modelo
1 átomo de oxígeno
1 molécula del oxígeno
2 unbonded átomos de
oxígeno
1 fósforo átomo
1 fósforo molécula
4 unbonded fósforo átomos
O
O2
2 O
P
P4
Los elementos pueden consistir en las moléculas o los átomos unbonded.
4 P
Compuestos
… contener tipos dos o más diversos de átomos… tener características de las cuales ser diferente los de sus elementos constitutivos
Na (sodio):
Cl2 (clorina):
estalla en agua
gas venenoso
sal de tabla
(NaCl)
Los átomos pueden ser alterados solamentepor medios del _____.
Las moléculas pueden ser alteradaspor medios del ______.
(es decir, reacciones químicas, cambios químicos)
nuclear
producto químico
e.g., deshidratación del azúcar
C12H22O11(s) 12 C + 11 H2O (g)
Electrólisis del agua
2 H2O (l) 2 H2(G) + O2(G)
Ráfaga atómica en Hiroshima
U
VagosKr
neutrón“bala”
Cada muestra de NaCl prueba iguales,los derretimientos en el mismo temp., y son39.3% Na y Cl 60.7% por Massachusetts.
Composición compuesta
Todas las muestras de un compuesto dadotener la misma composición.
Gas de fosgeno (COCl2) es el carbón 12.1%,16.2% oxígeno, y clorina 71.7% cercaMassachusetts Hallazgo # de g de cada elemento adentro254 g de COCl2.
C:
O:
Cl:
254 g (0.121) = 30.7 g C
254 g (0.162) = 41.1 g O
254 g (0.717) de = Cl 182.1 g
= 0.828
Una muestra del butano (C4H10) contiene el carbón de 288 ge hidrógeno de 60 g. Hallazgo…
Masa total del A.… de la muestra
B.… % de cada elemento en butano
C.… cuánto g de C y H son en una muestra de 24.2 g
288 g C + 60 g H
82.8% C,17.2% H
= 348 g
g 348C g 288
% C =
= 0.172g 348H g 60
% H =
C:
H:
24.2 g (0.828) = g 20.0 C
24.2 g (0.172) = 4.2 g H
Una muestra de 550 g de óxido del cromo (iii) (Cr2O3)tiene Cr de 376 g. Cuántos gramos de Cr y de Oestar en una muestra de 212 g de Cr2O3¿?
68.4% Crg 550Cr g 376
% del Cr =y
31.6% O
Cr:
O:
212 g (0.684) de = Cr 145 g
212 g (0.316) = 67 g O
óxido del cromo (iii)
Clasificar la materia
Sustancias (puras) … tener una composición fija
… tener características fijas
ELEMENTOS COMPUESTOS
e.g., e.g., FE, N2, S8, U H2O, NaCl, HNO3
Las sustancias puras tienen una fórmula química.
sulfuro (S8) cloruro sódico (NaCl)
Mezclas dos o más sustancias mezcladas juntas
… tener composición diversa
… tener características diversas
Las sustancias no son químicamente consolidadas,y ellas… conservar sus características individuales.
Té, anaranjadojugo, océanos,
y el aire esmezclas.
Dos tipos de mezclas
homogéneo: (o solución)
las partículas son microscópicas; la muestra tiene igualescomposición y características en todas partes;mezclado uniformemente
e.g.,
aleación: una mezcla homogénea de metales
e.g.,
Ayuda de Kool
bronce (Cu + Sn) latón (Cu + Zn) estaño (Pb + Sn)
agua salada
Dos tipos de las mezclas (cont.)
heterogéneo:
diversas composición y características enla misma muestra; irregularmente mezclado
e.g.,
suspensión: settles en un cierto plazo
e.g.,
ensalada sacudida
salvado de pasa
pintura regalos del nevoso-bulbo
Contraste…
ORO 24K ORO 14K
24/24 de los átomos es oro
elemento
oro puro
14/24 de los átomos es oro
mezcla de oro y de cobre
Au
mezcla homogénea
Au + Cu
MATERIA
Carta para clasificar la materia
SUSTANCIA PURA MEZCLA
ELEMENTO COMPUESTO
HOMOGÉNEO
HETEROGÉNEO
Una muestra de bronce contiene el cobre de 68 g y la lata de 7 g.
A. Encontrar la masa total de la muestra.
B. Encontrar % del Cu y % del Sn.
C. Lo hacen cuántos gramos de cada elemento ¿una muestra de 346 g de bronce contiene?
Cu de 68 g de + Sn 7 g= 75 g
90.7% Cug 75Cu g 68
% del Cu = y Sn 9.3%
No sabemos. (El bronce es una mezcla y no está necesario
siempre Sn 90.7% Cu y 9.3%.)
Sin embargo, si se asume que estos % estar correcto…
Cu: 346 g (0.907)de = Cu 314 g (y Sn de 32 g)
Separación de mezclas
… implica medios físicos, o la comprobación cambia
1. clasificando:
2. filtro:
por color,forma,textura,etc.
tamaño de partículaes diferente
Separando las mezclas (cont.)
3. imán:
4. cromatografía:
una sustancia debecontener el hierro
algunas sustancias disuelvenmás fácilmente que otros
Separando las mezclas (cont.)
5. densidad: “fregadero contra el flotador”
quizás utilizar una centrifugadora
decantar: para verterdel líquido
sangre después de high-centrifugación de la velocidad
Separando las mezclas (cont.)
6. destilación: diversos puntos de ebullición
fuente de calor
termómetro
agua adentro(refrigerador)
agua hacia fuera(calentador)
más-volátil sustancia
mezcla
condensador
más-volátilsustancia, ahoracondensado
(es decir, elcon el más bajopunto de ebullición)
Ningunas reacciones químicasser necesario separar mezclas;
las sustancias no son consolidadas.
amalgama dental
Densidad
cómo firmemente está embalado las partículas ser
Densidad =
Unidades típicas:
g/cm3 para los sólidos g/ml para los líquidos
Vm D
volumemass m
V D
líquidos y gases
Vidrio: ¿líquido o sólido?
Para encontrar el volumen, utilizar…
1. una fórmula
dislocación del agua
V = l w hV = r2 h
¿V =?
VfinalVinit
Vobjeto = Vfinal - Vinit
2.
** Densidad del agua =
La densidad de un líquido o de un sólido es casi constante,no importa qué la temperatura de la muestra.
1.0 g/ml = 1.0 g/cm3
Cosas que son flotador “menos denso”en las cosas que son “más densas.”
D < 1 g/cm3
La densidad de gases es alto - dependiente en temperatura.
D < 1 g/cm3D > 1 g/cm3D < 1 g/cm3
(Y cosas que que es un fregadero “más denso”en las cosas que son “menos densas.”
Problema galileo del termómetro
En una mañana fría, un profesor camina en asala de clase y avisos fríos que todos los bulbosen el termómetro galileo se amontonanen un grupo. Donde están los bulbos, en¿tapa del termómetro o en la parte inferior?
1. Los bulbos esencialmente han fijado masas
y volúmenes. Por lo tanto, cada bulbo
tiene una densidad relativamente fija.
2. El líquido circundante tiene un fijo la masa, pero su volumen está
extremadamente temperatura-dependiente.
D1
D2
D3
D4
D5
D1
D2
D3
D4
D5
3. La densidad del líquido se puede escribir como…
liq
liqliq V
m D tan…
… si el líquido es frío: … pero si es caliente:
mliq =
En una mañana fría,¿dónde están los bulbos? EN LA TAPA
Vliq
mliq Dliq=
VliqDliq
Cálculos de la densidad
1. Una muestra de plomo (Pb) tiene masa 22.7 g y volumen 2.0 cm3. Hallazgo densidad de la muestra.
Vm
D 3cm 2.0g 22.7
m
V D
2. Otra muestra de plomo ocupa 16.2 cm3
del espacio. Massachusetts de la muestra del hallazgo.
33 cm 16.2
cmg
11.35 m = D V = 184
3cmg
= 11.35
g
V
3cmg
3. Un cilindro sólido de 119.5 g tiene radio 1.8 cm y altura 1.5 cm. Hallazgo densidad de la muestra.
1.5 cm
1.8 cm
m
V D
m
V = r2 h
Vm
D
= (1.8 cm)2(1.5 cm)
= 15.3
3cm 15.3g 119.5
= 7.81
cm3
4. Un sólido rectangular de 153 g tiene longitudes del borde 8.2 cm, 5.1 cm, y 4.7 cm.
¿este fregadero del objeto en agua?
8.2 cm
5.1 cm
4.7 cm
m
V D
Vm
D
(La densidad del objeto del hallazgo y la compara a la densidad del agua.)
m
V = l w h
= 8.2 cm (5.1 cm) (4.7 cm)
3cmg
= 197
3cm 197g 153
= 0.78
cm3
< 1 No; flota.
Características de la materia
Las características QUÍMICAS dicen cómo una sustancia
reacciona con otras sustancias.Las características FÍSICAS se pueden observar fuera
químicamente cambio de la sustancia.
Las características EXTENSAS dependen de la cantidad del presente de la sustancia.
Las características INTENSIVAS no dependen de cantidad de sustancia.
UN
O D
E É
ST
OS
Y
UN
O D
E É
ST
OS
P,
Ejemplos:
conductividad eléctrica ...........................
reactividad con agua ..............................
contenido de calor (energía total) .....................
dúctil: puede ser dibujado (tirado) dentro del alambre .....
maleable: puede ser martillado en forma…
frágil .................................................
magnetismo ..........................................
C,
P,
I
I
E
P, I
P, I
P, I
P, I
Estados de la materia
LÍQUIDO SÓLIDO GAS
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
(())
el vibrar el traducir;cierre junto
el traducir rápidamente;lejos aparte
Cambios en estado
La energía puso en sistema.
Energía quitada de sistema.
LÍQUIDO GASSÓLIDO
congelación condensación
deposición
sublimación
ebulliciónfusión
Energía capacidad de hacer el trabajo
energía potencial:
energía cinética:
--
--
e.g.,
energía almacenada
almacenado en enlaces entre los átomos
en alimento,
energía del movimiento
el menear, traduciendo,y rotación de partículas
-- movimiento “caliente” de las partículas del gasmás rápidamente, tener más KE
gasolina, baterías
Ley de la conservación de la energía:
2 H2 + O2 2 H2O
Edespués = Eantes
+
+ energía
+¡W
HOOF!
Para la combustión del acetileno…
EL PEreactivo
EL PEproductos
KEtapón
calor, luz, sonido
EN
ER
GÍ
A
CO2 + H2OC2H2 + O2
Se conserva la energía.
Cambios de la energía
cambio endotérmico: el sistema absorbe calor
cambio exotérmico: el sistema lanza calor
--
--
Elegir “endo” o el “exo.”
regar la ebullición
empapelar el burning
cocer la condensación al vapor
CO2 sublimación
congelación del agua
fusión del hielo
el cubilete siente frío
el cubilete siente caliente
ENDO
EXO
EXO
ENDO
EXO
ENDO
R
P
Ene
rgía
endotérmico exotérmico
R
P Ene
rgía
ACTIVACIÓNENERGÍA
(la mayoría de las reacciones químicas) (fotosíntesis)
CO2 + H2 C de O + de la luz del sol6H12O6 + O2
C + O2 CO2
El topo
Los átomos son así que pequeño, es imposible contarlos cercalas docenas, los millares, o aún millones.
Para contar los átomos, utilizamos el concepto del topo.
1 topo de átomos =
Es decir, 1 topo de átomos = de átomos del _______.
El topo es la unidad del SIpara la “cantidad de sustancia.”
602.000.000.000.000.000.000.000 átomos
6.02 x 1023
¿Cómo grande es un topo?
… sobre el tamaño de un chipmunk,pesaje de cerca de 5 onzas. (140 g), ytener una longitud de cerca de 7 pulgadas (18 cm).
Signifiqué, “cómo son grandes es 6.02 x 1023?”GRANDE.
6.02 x 1023 los mármoles cubriríantierra entera (océanos incluyendo)
… a una profundidad de 2 millas.
6.02 x 1023 $1 cuentas apilaron cara a cara
… y trasero … 7.5 millones de veces.
Tarda a luz 9.500 años para viajar eso lejos.
estiraría del Sun a Pluto
Para cualquie elemento en la tabla periódica,un topo de ese elemento
(es decir, 6.02 x 1023 átomos de ese elemento)tiene una masa en los gramos iguales al decimal
número en la tabla para ese elemento.
Él2
4.003
Ne10
20.180
AR18
39.948
Kr36
83.80
Xe54
131.29
Rn86
(222)
1 topo de (es decir, 6.02 x 1023) átomos del heliotiene una masa de 4.0 gramos.
1 mol Ne = g 20.21 mol AR = 39.9 g1 mol Kr = 83.8 g
1 mol de Xe = 131.3 g
1 mol Rn = 222 g
1 mol = 6.02 x 1023 partículas
TOPO(mol)
Masa(G)
Partícula(átomos)
1 mol = masa molar (en g)
Diagrama de la isla
Problemas del diagrama de la isla
1. Cuántos topos son 3.79 x 1025 ¿átomos del cinc?
= 63.0 mol de Zn
( )1 mol6.02 x 1023 en.
3.79 x 1025 en.
2. ¿Cuántos átomos son 0.68 topos de cinc?
= 4.1 x 1023 en. Zn( )1 mol6.02 x 1023 en.
0.68 mol.
3. ¿Cuántos gramos son 5.69 topos de uranio?
5.69 mol ( )1 mol238.0 g
= 1.354 g U= 1.35 x 103 g U
4. Cuántos gramos son 2.65 x 1023 ¿átomos del neón?
( )1 mol
de = Ne 8.9 g
g 20.2( )1 mol6.02 x 1023 en.
2.65 x 1023 en.
5. ¿Cuántos átomos son 421 g de prometio?
421 g( )1 mol145 g ( )1 mol
6.02 x 1023 en.
= 1.75 x 1024 en. P.M.
h
h