Clase 1_Introducción.pdf

Universidad Nacional de Barranca Qumica General

Reg. C.I.P.: N 95579 Mg. Ing. Ronald F. Rodrguez Espinoza [email protected]

Tema:INTRODUCCIN A LA QUMICA

Docente:

AmdNota adhesiva



Una ciencia de observacin

Una ciencia experimental

Una ciencia de laboratorio

Una ciencia interesante

Una ciencia importante

Una ciencia dura



Observaciones : Fenmenos naturales y eventos medidos; aquellos universalmente consistentes pueden ser establecidos como una ley natural.

Hiptesis: Propuesta tentativa que explica las observaciones.

Experimento: Procedimiento para probar la hiptesis; mide una variable a la vez.

Modelo (Teora): Conjunto de postulados que explican los datos obtenidos en experimentos acumulados; predice fenmenos relacionados.

Experimento posterior: Prueba las predicciones basadas en el modelo.



Es el estudio de la materia y sus propiedades, los cambios

que experimenta esta materia, y la energa asociada a

estos cambios; esa materia incluye:

nosotros mismos

nuestros alimentos

Los huesos

El Si de las computadoras



La Qumica es la ciencia que estudia la constitucin y el

comportamiento de las sustancias materiales, como se

transforman unas en otras, y tambin la manera como

utilizarlas.

Explica e interpreta transformaciones naturales y es capaz

de predecir otras nuevas.



Muchas ciencias estn relacionadas con la qumica:

La qumica necesita de las Matemticas para sus

clculos, la determinacin de sus medidas y el

establecimiento de sus leyes.

Muchos de sus mtodos y los conocimientos acerca del

tomo se basan en la Fsica.

A su vez, la qumica contribuye al desarrollo de otras

ciencias y tcnicas: Biologa, Geologa, Ingeniera,

Astronutica, etctera.



Qumica

Oceanografa Ciencias

Atmosfricas

Economa

Fsica Medicina

Gobierno

Geologa

Antropologa

Biologa

Astronoma

Poltica

Gente



Para conocer una sustancia material es necesario saber

cual es su composicin (calidad y cantidad de sus

componentes), el modo de unin de sus partculas

fundamentales constitutivas y la distribucin espacial de

las mismas.



Para conocer bien una molcula o agregado de tomos, o

un cristal inico o agregado de iones, se debe saber como

es su estructura, o sea como estn distribuidos sus tomos

o sus iones en el espacio.



Para el conocimiento de los tomos se precisa averiguar

su estructura electrnica.



Para conocer una reaccin (transformacin de unas

sustancias en otras), se precisa saber cmo ocurre este

cambio estricamente.



1) Qumica general: nos prepara en los conceptos de las

propiedades de la materia y en su matemtica.

2) Qumica inorgnica: estudia todos los compuestos que

no poseen carbn. Adems excepcionalmente el CO, el

CO2 y carbonatos como: Na2CO3, NH4CO3, etctera.

3) Qumica orgnica: estudia todos los compuestos que

poseen carbn excepto el CO, CO2 y los carbonatos

(CO3-2)



4) Qumica analtica: desarrolla tcnicas y procedimientos

para la determinacin de los constituyentes de las

distintas sustancias. Se subdivide a la vez en 2 ramas:

a)Qumica analtica cualitativa: determina Qu

componentes constituyen la sustancia. Ejemplos:

El aire est constituido mayormente de oxgeno (O2) y nitrgeno

(N2).

El agua qumicamente pura est formada de oxgeno e hidrgeno.

El agua potable contiene iones: Mg2+, Ca2+, CO32-, Cl-, Na+,

etctera.

La caliza est formada de CaCO3, slice, almina, etctera.



b) Qumica analtica cuantitativa: determina cuanto

de cada componente existe formando una sustancia.

Ejemplos:

El aire est formado de 21% en mol de oxgeno (O2) y 79% en

mol de nitrgeno (N2).

El agua pura est formada de 88,89% en peso de oxgeno y

11,11% en peso de hidrgeno.

La caliza posee 92% en peso de CaCO3.



5) Qumica fsica: estudia las relaciones energticas

asociadas a los cambios de materia, fsicos y qumicos.

Cambios fsicos: Ejemplo: Evaporacin.

Cambio qumico: Ejemplo: Combustin del alcohol.

Tambin estudia el progreso de las reacciones

qumicas: velocidad de reaccin, el equilibrio qumico,

la catlisis, etctera.



6) Bioqumica: estudia las relaciones asociadas a los

organismos vivos.

7) Qumica nuclear: estudia las reacciones de fusin,

fisin y desintegracin nuclear.

8) Qumica del medio ambiente: desarrolla tcnicas para

preservar los agentes naturales, de los ataques

qumicos generados por la contaminacin ambiental.



No existe aspecto alguno de la vida cotidiana que sea

ajeno al desarrollo de la qumica:

El vidrio, resinas acrlicas.

Polmeros: tubos de PVC, telas sintticas, caucho sinttico.

Combustibles.

Frmacos y medicamentos.

Cemento, fierro, cermica.

Bebidas gaseosas, cerveza, vino, etctera.

semiconductores para calculadoras, relojes, televisin, equipos de

sonido, computadoras.

Aleaciones metlicas.

En fin, casi todo el confort moderno se basa en el

desarrollo de nuevas sustancias qumicas.



FUMIGACIONES



QUIMICA EN MEDICINA



QUIMICA ELECTRONICA



QUIMICA DE ALIMENTOS



QUIMICA EN LOS TEXTILES



Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene una

propiedad llamada masa y tiene inercia

Todo los objetos que vemos a nuestro

alrededor son materia

Los gases de la atmsfera, aunque

invisibles, ocupan un lugar en el espacio y

tienen masa

23



Materia: Son las cosas del universo: libros, planetas, rboles,

profesores; cualquier cosa que tenga masa y volumen.

Composicin: Es el tipo y la cantidad de las sustancias ms

simples que constituyen una muestra.

Propiedades: Son las caractersticas que cada sustancia tiene

y que le dan su identidad nica.

Propiedades fsicas: Son las que la materia muestra por s misma, sin

cambiar o interactuar con otra sustancia (color, punto de fusin, punto

de ebullicin, densidad, etc.).

Propiedades qumicas: Son las que muestra una sustancia a medida

que Cambia o interacta con otra(s) sustancia(s) (inflamabilidad,

corrosividad, etc.).



Segn la ecuacin fundamental de la dinmica clsica,

proviene de la relacin entre la fuerza aplicada a un cuerpo

y la aceleracin que comunica.

=

Se puede decir tambin que es el contenido de la cantidad

de materia que existe en un objeto.

La propiedad inherente de la masa es la inercia: Todo

cuerpo en reposo o en movimiento tiende a conservar infinitamente

dicho estado; mientras no exista una fuerza externa que lo modifique.

A mayor masa, mayor inercia.



Materia y masa no son sinnimos, pero de hecho, cantidad

de materia y masa son indeslindables, pues aumentan y

disminuyen conjuntamente y se miden de la misma

manera.

La unidad fundamental de la masa en el SI es el kilogramo

(kg).

La masa es constante (en reposo). Segn la Teora de la

Relatividad, la masa en movimiento no lo es:

=0

1

2

mr: masa relativista.m0: masa en reposo.v: velocidad del cuerpo.

c: velocidad de la luz 3 108



Es la fuerza de atraccin que ejerce el centro de la Tierra

sobre cualquier cuerpo colocado en su superficie.

Su relacin con la masa es la siguiente:

=

En qumica, los trminos masa y peso se toman como

trminos equivalentes.

El peso vara con la gravedad.

En el SI la unidad del peso es el Newton (N).

W: Peso.m: masa.

g: gravedad = 9,81

2



Los estados fsicos de la materia

Slido Lquido Gas



Slido

Lquido

Gas

Ebullicin Condensacin

Fusin Congelamiento

Requiere energa

Libera energa



Energa: La habilidad para realizar trabajo!

Energa Potencial: Es la energa de un objeto como

resultado de su posicin. O la energa de una reaccin

qumica.

Energa Cintica: Es la energa de un objeto debida a su

movimiento.



La energa potencial se convierte en energa cintica



Unidades SI

Prefijos

Prefijo Abreviatura Significado Ejemplo

Tera T 1012 1 Termetro (Tm) = 1 x 1012 m

Giga G 109 1 gigmetro (Gm) = 1 x 109 m

Mega- M 106 1 megmetro (Mm) = 1 x 106 m

Kilo- K 103 1 kilmetro (km) = 1 x 103 m

Deci- D 10-1 1 decmetro (dm) = 0,1 m

Centi- C 10-2 1 centmetro (cm) = 1 x 10-2 m

Mili- M 10-3 1 milmetro (mm) = 1 x 10-3 m

Micro- 10-6 1 micrmetro (m) = 1 x 10-6 m

Nano- N 10-9 1 nanmetro (nm) = 1 x 10-9 m

Pico- P 10-12 1 picmetro (pm) = 1 x 10-12 m

Femto- F 10-15 1 fentmetro (fm) = 1 x 10-15 m

Cantidad Fsica Nombre de la Unidad Abreviatura

Masa Kilogramo kg

Longitud Metro m

Tiempo Segundo s

Temperatura Kelvin K

Cantidad de Sustancia Mol mol

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)



UNIDADES DERIVADAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

Cantidad Definicin de Cantidad Unidad SI

rea Longitud cuadrada m2

Volumen Longitud cbica m3

Densidad Masa por unidad de volumen kg/m3

Velocidad Distancia recorrida por unidad m/s

de tiempo

Aceleracin Velocidad cambiada por unidad de m/s2

tiempo

Fuerza Masa por aceleracin del objeto kg.m/s2

( = newton, N)

Presin Fuerza por unidad de rea kg/(ms2)

( = pascal, Pa)

Energa Fuerza por distancia recorrida kg.m2/s2

( = joule, J)



Longitud Volumen Masa

Distancia de la tierra al sol

Altura del monte Everest

Nivel del mar

Grueso promediode un cabello humano

Dimetro promediode una partcula de tabaco

Dimetro del tomo no radiactivo ms grande (cesio)

Dimetro del tomo ms pequeo (Hidrgeno)

Ocanos y maresde l mundo

Sangre en un humano normal

Respiracin normalde un adulto

Pelota de bisbol

Clula bacteriana tpica

tomo de carbono

Atmsfera terresetrehasta 2500 km

Trasatlntico

Elefante de la India

Humano promedio

1.0 litro de agua

Grano de sal de mesa

Protena tpica

tomo de uranio

Molcula de agua



Dimetro del sol = 1 391 000 km

Masa de mercurio = 330 000 000 000 000 000 000 000 kg

Distancia de la Tierra al Sol = 149 600 000 000 m

Tamao de un microbio = 0.000004 cm

Masa del electrn = 0,0000000000000000000000000000009109 kg.

Diametro del ADN = 0,000000002 mm

1,391 x 106 km

3,3 x 1023 kg

1,496 x 1011 m

4 x 10-6 cm

9,109 x 10-31 kg

2 x 10-9 mm

Repaso Notacin Cientfica

Chemistry: A Molecular Approach, 1st Ed. Nivaldo Tro



Escribir las siguientes cantidades en notacin cientfica

Profundidad promedio del Ocano Pacfico = 18 000 000 km

rea superficial del Ocano Pacfico = 39 000 m

Tamao de lo glbulos rojos = 0,0000075 mm

Velocidad de la luz = 300 000 000 m/s

Peso del electrn = 0,000000000000000000000000000910940 g



Unidad del SI = metro (m)

1 km = 0,62137 millas1 milla = 5280 pies

= 1,6093 km1 m = 1,0936 yd1 pulg = 2,54 cm1 pie = 12 pulg

Unidad del SI = kilogramo (kg)

1 kg = 2,2046 lb1 lb = 453,59 g

= 16 onz1 uma = 1,6606 x 10-24 g

Unidad del SI = Kelvin (K)

0 K = - 273,15C= - 459,67F

K = C + 273,15C = 5/9 (F 32)

Longitud Masa Temperatura

Energa Presin Volumen

Unidad del SI = Joule (J)

1J = 1 kg m2/s2

1 cal = 4,184 J1 J = 0,2390 cal1 eV = 1,602 x 10-19 J

Unidad del SI = Pascal (Pa)

1 Pa = 1 N/m= 1 kg/(ms2)

1 atm = 101 325 Pa= 760 torr

1 bar = 105 Pa

Unidad del SI = Litro (L)

1 L = 10-3 m3

= 1 dm3

= 103 cm1 gal = 3,7854 L1 cm3 = 1 mL

Factores de Conversin de Unidades



EquivalentesCantidad Unidad SI Equivalentes SI ingleses

Longitud 1 kilmetro (km) 1000 (103) metros 0,62 millas (mi)1 metro (m) 100 (102 ) centmetros 1,094 yardas (yd)

1000 (103) millmetros 39,37 pulgadas (in)1 centmetro (cm) 0,01 (10-2) metros 0,3937 pulgadas

Volumen 1 metro cbico (m3) 1 000 000 (106) 35,2 pies cbicoscentmetros cbicos (ft3)

1 decmetro cbico 1000 centmetros cbicos 0,2642 galones (gal)(dm3) 1,057 cuartos (qt)1 centmetro cbico 0.001 dm3 0,0338 onzas

lquidas(cm3)

Masa 1 kilogramo (kg) 1000 gramos 2205 libras (lb)1 gramo (g) 1000 miligramos 0,03527 onzas (oz)



Los factores equivalentes pueden ser transformados en factoresde conversin dividiendo un lado de la ecuacin entre el otro:

1 mi = 5280 pie o 1 = 1 mi / 5280 pie = 5280 pie / 1 mi

1 pulg = 2,54 cm o 1 = 1 pulg / 2,54 cm = 2,54 cm / 1 pulg

Al convertir un conjunto de unidades en otras, la unidad deseada est en el numerador del factor de conversin , y la unidad vieja se cancela:

Ejemplo: convertir 29,141 pies en millas

29,141 pie x 1 mi / 5280 ft = 0,005519 mi



Ejemplo: Convertir 5,519 millas en kilmetros

5,519 mi x 1,61 km / mi = 8,89 km

Las conversiones en el sistema mtrico son fciles, como:1 km = 1000 my 1 metro (m) = 100 centmetros(cm)y 1 cm = 10 milmetros(mm)



Factores de conversin mltiple

Convertir 3,56 lb/h en unidades de mg/s

3,56 lb/h x (1kg/2,205 lb) x(1000 g/1 kg) x

(1000 mg/1g) x (1h/60 min) x (1min/60 s)

= 448 mg/s



1,35 x 109 km3 = Volumen de los ocanos del mundo

1,35 x 109 km3 x (103 m/1 km )3 x ( 103 L/1m3)

= 1,35 x 1021 L

Factores de conversin:

1000m = 1km

1000 L= 1m3



Calcular la masa de 1,00 pie3 de Plomo (densidad=11,4 g/ml)

1,00 pie3 x (12 pulg/pie)3 x (2,54 cm/pulg)3 =

28 316,84659 cm3

2,83 x 104 cm3 x 11,4 g/cm3 = 322 620 0000 g

Resp. = 3,23 x 105 g = 3,23 x 102 kg



Realice las siguientes conversiones

0,076 L a mililitros (mL)

5,0 x 10-8 m a nanmetros (nm)

6,88 x 105 ns a segundos (s)

1,55 kg/m3 a g/L

8,60 millas a metros (m)

3 das a segundos (s)

$1,55/galn a dlares por litro

55,53 pies3 a cm3

Ejercicio



Material volumtrico

de vidrio comn en el

laboratorio



Ejemplo 1

El volumen de un slido irregular se puede determinar por

la cantidad de agua que desplaza. Una probeta graduada

contiene 19,9 ml. de agua. Cuando se agrega una pequea

pieza de galena, un mineral de plomo, se hunde y el

volumen del agua aumenta a 24,5 ml. Cul es el volumen

de la pieza de galena en cm3 y en litros.

Vol (ml) = 24,5 ml 19,9 ml = 4,6 ml

Vol (cm3) = 4,6 ml x 1 cm3/ 1 ml = 4,6 cm3

Vol (litros) = 4,6 ml x 10 3 litros/ml = 4,6 x 10 -3 litros



Problema: Calcule la densidad de un objeto de metal de

forma irregular que tiene una masa de 567,85 g si cuando es

puesto en una probeta graduada de 2,00 litros conteniendo

900,00 ml de agua, el volumen final del agua en la probeta es

1277,56 ml.

Plan: Calcule el volumen de acuerdo a los distintos datos

descritos en el problema, y calcule la densidad usando la

masa dada .

Solucin:

Volumen = 1277,56 ml 900,00 ml = 377,56 ml

Ejemplo 2

567,851,50

377,56

masa g gdensidad

volumen ml ml



Las comunicaciones internacionales por computadora podrn

transmitirse dentro de poco por cables de fibra ptica en el

fondo del mar. Si un hilo de fibra ptica pesa 1,19 x 10 -3 lb/m,

cul es la masa (en kg) de un cable hecho de 6 hilos de

fibra ptica, cada una lo suficientemente larga para unir

Nueva York y Pars (8,84 x 103 km)?.

Ejemplo 3



Longitud (m) de fibra = 8,84 x 103 km x 103m / km

= 8,84 x 106 m

Masa (lb) de fibra = 8,84 x 106 m x 1,19 x 10-3 lb / 1m

= 1.05 x 104 lb

Masa (lb) de cable = 1,05 x 104 lb / 1 fibra x 6 fibras / 1 cable

= 6,30 x 104 lb / cable

Masa (kg) de cable = 6,30 x 104 lb / 1 cable x 1kg / 2,205 lb

= 2,86 x 104 kg / cable

Solucin:



Sustancia Estado fsico Densidad (g/cm3)

Hidrgeno Gas 0,000089Oxgeno Gas 0,0014Alcohol de grano Lquido 0,789Agua Lquido 1,0Sal de mesa Slido 2,16Aluminio Slido 2,70Plomo Slido 11,3Oro Slido 19,3



Ejemplo

El litio (Li) es un slido suave y gris que tiene la menor

densidad de los metales. Si un pequeo bloque de litio

pesa 1,49 x 103 mg y sus lados miden 20,9 mm por 11,1

mm por 11,9 mm, cul es la densidad del litio en g/ cm3 ?



Masa (g) de Li = 1,49 x 103 mg x = 1,49 g

Longitud (cm) de un lado = 20,9 mm x 1cm/10 mm = 2,09 cm

Similarmente, los otros lados miden 1,11 cm y 1,19 cm

Volumen (cm3) = 2,09 cm x 1,11 cm x 1,19 cm = 2,76 cm3

Densidad del Li = = 0,540 g/cm32,76 cm3

1 g

103 mg

1,49 g

Solucin:



Problema: El cesio es el metal ms reactivo de la tabla

peridica, cul es su densidad si un cubo de 3,4969 kg de

Cs tiene lados de 125,00 mm cada uno?

Plan: Calcule el volumen de las dimensiones del cubo, y

calcule la densidad a partir de la masa y el volumen.



Volumen = (longitud)3 = (12,500 cm)3 = 1953,125 cm3

longitud = 125,00 mm = 12,500 cm

densidad = = = 1,7904 g/ml

masa = 3,4969 kg x 1000g/kg = 3496,9 g

masa 3496.9 g

volumen 1953,125 cm3

Solucin:



6 x103: Superficie solar (interior = 107 K) 3 683: Punto de fusin mximo de un metal

(tungsteno) 1 337 punto de fusin del oro

600: Punto de fusin del plomo

373: Ebullicin del H2O370: Da lunar273: Fusin del H2O140: Nube externa de jpiter120: Noche lunar90: Punto de ebullicin del oxgeno

27: Punto de ebullicin del nen

Cero absoluto (la mnima temperaturaalcanzada 10-6 K)

Algunas

temperaturas

interesantes



Punto de ebullicindel agua

Punto de congelamientodel agua

100GradosCelsius

100GradosKelvin

180GradosFahrenheit



Kelvin ( K ): La escala absoluta de temperatura comienzaen el cero absoluto y slo tiene valores positivos.

Celsius (oC): La escala de temperatura usada en las

ciencias, formalmente llamada centgrada, es la escala ms

comnmente usada en el mundo, el agua se congela a 0oC,

y hierve a 100oC.

Fahrenheit ( oF ): La escala usada comnmente en Estados

Unidos para los reportes del clima; el agua se congela a

32oF, y hierve a 212oF.

T (en K) = T (en oC) + 273.15

T (en oC) = T (en K) - 273.15

T (en oF) = 9/5 T (en oC) + 32

T (en oC) = [ T (en oF) - 32 ] 5/9



El punto de ebullicin del Nitrgeno lquido es 195,8 oC, cul es la temperatura en grados Kelvin y Fahrenheit?

T (en K) = T (en oC) + 273,15T (en K) = -195,8 + 273,15 = 77,35 K = 77,4 K

T (en oF) = 9/5 T (en oC) + 32T (en oF) = 9/5 ( -195,8oC) +32 = -320,4 oF

T (en oC) = [ T (en oF) - 32] 5/9T (en oC) = [ 98,6oF - 32] 5/9 = 37,0 oC

T (en K) = T (en oC) + 273,15T (en K) = 37,0 oC + 273,15 = 310,2

La temperatura normal del cuerpo humano es 98,6oF, cul

es sta en grados Celsius y Kelvin?

Date post:	17-Dec-2015
Category:	Documents
Upload:	eugenia
View:	226 times
Download:	4 times

Clase 1_Introducción.pdf

Documents