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Química 1

Capítulo 1

Introducción al estudio de la materia

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Clasificación de la Materia

¿Es uniforme en

No Sitodas sus partes?

SiNo¿Se puede separar con

procedimientos físicos?

¿Se puededescompo

ner enotras

sustanciasusando

procesosquímicos?

No Si

(sustancia constituida por

Compuesto

más de un tipo de átomo)

Elemento (sustanciaconstituida por un solo

tipo de átomo)

Sustancia

pura

Mezclahomognea(Solución)

!eterognea !omognea

Materia

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Clasificación de la materia

Materia heterogénea: Mezcla heterogénea

Materia homogénea: Mezcla homogénea = solución

Compuesto (2 o más tipos deátomos)

se representan mediante órmulas !lemento (1 sólo tipo de átomo)

se representan mediante sím"olos(#er $eriódica)

%a"la

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Cambios físicos y químicos

Cam"ios ísicos

&o ha' transormación de la estructura de lamateria !emplos: pul#erizado* e#aporación*

congelamiento* iltración Cam"ios +uímicos

,a' transormación de la materia* una(s)

sustancia(s) se con#ierte(n) en otra(s)!emplos: com"ustión* o-idación*electrólisis

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Estructura del átomo

&.cleo central: estáconcentrada

átomo

se encuentran los nucleones: protones (p/)

neutrones (n0)

la masa del

lrededor del n.cleo:electrones (e)* masa mu' pe+ue3a

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Número atómico y Número de masa

&.mero atómico (4): indica el n.mero deprotones en el n.cleo !s característicopara los átomos de un determinado

elemento45 : 1,6 7C6 896 11&a6 2Cu &.mero de masa (): indica el n.merode

nucleones (protones / neutrones) $uede#ariar en átomos de un mismo elemento 5: 12C* 1;C6 7;Cu* 7<Cu

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Isótopos

tomos de un mismo elementon.mero de masa$ara el hidrógeno ,:

con dierente

1,proti

o,1

11>

2,deuteri

o,22

11

;,tritio,;;12

4n0

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Masa atómica

Masa de un átomo

suma de las masasde electrones del

átomo

protones* neutrones '

?e utiliza la unidad de masa atómica (uma)

1 uma = 1*7@-1>2A g?e deine tam"ién la uma como

la docea#aparte de la masa de un átomo de C12

⇒ 1 átomo de C12 pesa 12 uma

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Masa atómica

protón = 1*7@2<2-1>2A gneutrón = 1*7@A<-1>2A gelectrón = *1><-1>28 g

Masa

Masa

MasaBa masa

deldeldel

de un átomo de Cu7; será:

la suma de las masas de 2 protones* ;A neutrones ' 2

electrones del átomo =

2-1*7@2<2-1>2A g / ;A-1*7@A<-1>2A g / 2-*1><-1>28 g= 1*><A@@@@7-1>22 g

$ara reportar el #alor de la masa en unidades de masa atómica

(uma)* utilizando la e+ui#alencia se tiene una masa apro-imadade 7;*2@ uma*luego* un átomo del isótopo Cu7; pesa 7;*2@ uma

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Determinación de la masaatómica promedio

Como todos los átomos de un elemento no

tienen la misma masa (por la e-istenciaisótopos de un elemento* +ue no tienen

misma a"undancia natural)* en la %a"la$eriódica de los !lementos se reportan#alores promedioMasa atómica promedio = (Σ -masa)

dela

D 1>>

$or lo general se o"tiene #alores no enteros*aun+ue se suele apro-imar !m$ara el hidrógeno: 1*>>8 ≈ 1$ara el o-igeno: 1<* ≈ 17

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Eercicios

1 !l o-ígeno tiene ; isótopos con las siguientesa"undancias relati#as ' masas atómicas:

179:

1@9:

189:

*@< ' 1<*A uma6

>*>;@ ' 1@*>>>; uma6>*2>A ' 18*>><@ uma*

determine:la masa atómica promedio del o-ígeno

el n.mero de protones ' de neutrones presentes

1@9en cada átomo del isótopo de

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Solución:

la masa atómica promedio del o-ígeno

= (*@<-1<*A uma / >*>;@-1@*>>>; uma />*2>A - 18*>><@ uma) D1>>

1<*A uma=

1@9$ara cada átomo del isótopo

n.mero de protones = 8

n.mero de neutrones =

de :

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Ejercicios

2 isótopos esta"les naturales <>Cr* <2Cr Bos

!l cromo tiene cuatro<;Cr <ACr (<1*A>< uma)* (<2*A>7 uma) ' (<;*;8)

porcentaes de a"undancia de los isótopos son A*;<* 8;*@**<>

a' 2*;7* respecti#amenteEetermine la masa del isótopo más ligero del cromo* si sesa"e +ue la masa atómica promedio este elemento es<1*72 umaComplete los espacios en "lanco de la siguiente ta"la:"

número de

protones

número de

electrones

número de

neutrones

50Cr +2

52Cr +3

53Cr

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En la Tabla Periódica

Cada elemento: se representa por su sím"olo

%iene un determinado

n.mero +ue es un n.meroentero* +ue n.mero deprotones

atómico (4)*indica el

%iene una determinada masa (por lo general

#alor no entero con alguna cira decimal)*+ue al e-presarse en uma* se reiere a lamasa promedio de los átomos del elemento

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Manitudes !undamentales S"

Magnitud unidad símbolo o

abreviatura

Bongitud metro m

Masa Filogramo kg

tiempo segundo s

temperatura Gel#in K

cantidad desustancia

mol mol

corriente eléctrica amperio A

intensidad luminosa candela cd

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Múltiplos # submúltiplos

M.ltiplos?e utilizan preios

?u"m.ltiplos?e utilizan preios

1>

1>7

1>;

1>1

1>2

1>;

1>7

gigamega

Filo

HM

F

decicenti

mili

micr

o

dc

m

µ

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Manitudes deri$adas

(B2)

área

(B;

)

#olumen

(MDB;)

densidad= masa D #olumen

considere M = masa B = longitud

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%otación cient&!ica

Ba notación cientíica (o notación índice estándar) esunamanera rápida de representar un n.mero utilizando

potencias de "ase diez !sta notación se utiliza para podere-presar mu' ácilmente n.meros mu' grandes o mu'pe+ue3os

Bos n.meros se escri"en como un producto: a x 10n

siendo:

a =n.mero real ma'or o igual +ue 1 ' menor +ue 1>

n = n.mero entero (e-ponente) Ba notación cientíica utiliza la coma para separar laparte

entera de la parte decimal

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Concepto de mol

,ace reerencia a un n.mero deunidades*

conocido como &.mero de #ogadro (& ) & = 7>2 2>> >>> >>> >>> >>> >>> >>>

1>2;= 7*>22 -(notación cientíica)es decir*

1 mol de partículas = 1>2;7*>22 - partículas

sí un mol de átomos e+ui#ale a tener

1>2;

7*>22 - átomos

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Concepto de mol

un mol de electrones e+ui#alea

tener

1>2;7*>22 - electrones

Definición de mol(unidad de cantidad de sustancia):

presentes en 12 g de C12

1>2;Como 1 mol de átomos = 7*>22 - átomos

sí un mol de átomos de C12* +ue e+ui#ale a tener

1>2;7*>22 - átomos* pesará 12 g

&.mero de unidades igual al n.mero de átomos

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Concepto de mol

$ara cual+uier elemento:1 mol de átomos del elemento tendrá una

masa numéricamente igual a su masa

atómica (e-presada en gramos)!ste #alor en gramos se conoce como

= masa de 1 mol de átomos1>2;= masa de 7*>22 - átomos

1>2;

1>2;

7*>22 -7*>22 -

átomos de , pesarán 1*>>8 gátomos de Cu7; pesarán 7;*2@ g

M? M9B

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Ejercicios

1 JCuántos moles de Ke representan 2< g de este metalLpta >*AA8 moles

JCuántos átomos de Mg ha' en <*> g de esteelementoL

pta 1*2A-1>2; átomos

2

; JCuál es la masa (en mg) de un átomo de car"onoLpta 1*-1>2> mg

JCuál es la masa (en Fg) de ;*>1-1>2< átomospta 1*1< Fg

A de &aL

Eatos:masas atómicas (uma): C 12 &a 2; Mg 2A*; Ke <<*8& = 7*>22-1>2;

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Masa molecular o peso'!órmula

%odos los compuestos seórmulas:

representan mediante

gua: ,29

Eió-ido de car"ono: C92

enceno: C7,7

l utilizar las masas atómicas (en uma)* seo"tienenlas masas moleculares

compuestoso pesoórmula de los

,29:

C92:

C7,7 :

2-1 / 1-171-12 / 2-17

7-12 / 7-1

==

=

18 umaAA uma

@8 uma

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$ara cual+uier tipo de compuesto(molecular

o iónico) se utiliza el término pesoórmula

$ara sustancias moleculares se utiliza eltérmino masa molecular

$ara el ,29:

es decir* una

$ara el C92 *

su masa molecular es 18 uma*

molécula de ,29 pesa 18 uma

su masa molecular es AA uma $ara el C7,7* su masa molecular es @8 uma

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$ara sustancias iónicas se de"e utilizarel término pesoórmula

órmulao masa de la unidad

$ara el&aCl:

(2; / ;<*<) su pesoórmula es<8*< uma* es decir* una unidad de &aCl pesa<8*< uma

$ara el CaC9;

: (A> / 12 / ;-17) su pesoórmula es 1>> uma

$ara el &a2?9A: (2-2; / ;2 / A-17) su peso

órmula es 1A2 uma

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Masa molar de un compuesto

$ara cual+uier tipo de compuesto(molecular o iónico) se utiliza el término masa molar

Masa molar = masa de 1 mol de

unidades (moléculas o unidadesórmula)del compuestoBa masa molar es numéricamente igual al peso

órmula o masa molecular e-presado en gramos

sí se tiene +ue: $ara el ,29: su masa molecular es 18 uma* ' la

masa molar del ,29 es 18 g

$ara el CaC9; * su pesoórmula es 1>> uma ' su

masa molar es 1>> g

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Masa molar de un compuesto

%am"ién se deduce +ue:

$ara el ,29: si su masa molar es 18 g*

1>2;7*>22 - moléculas de ,29 pesan 18 g

1>2;o +ue en 18 g de agua ha'moléculas

7*>22 -

$ara el CaC9; * si su masa molar es 1>> g*1>2;

7*>221>>

o +ue

- unidadesórmula de CaC9; pesang*

1>2;en 1>> g de CaC9; ha' 7*>22 -

unidadesórmula

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Ejercicios

1 JCuántos moles de &a9, ha' en 1 g de este compuestoLpta >*>2< moles

JCuántas moléculas ha' en ;*2 mg de ,292Lpta <*7@-1>1 moléculas

2

; JCuál es la masa (en g) de >*2< mol de ácido sul.ricopta 2A*<g

#olumen (en B) de 12*8;-1>2A moléculas de,2?9AL

A JCuál es el

C2,< 9,L (densidad C2,< 9, = >*@8gDcm;) pta 1*2; B

Eatos:masas atómicas (uma): , 1 C 12 9 17 &a 2;Mg 2A*; ? ;2 Ke <<*8& = 7*>22-1>2;

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!órmulas

Kórmula empírica

elación mínima entre átomos de cadaelemento +ue conorman el compuesto

Kórmula molecular (o #erdadera)Indica el n.mero de átomos +ueconormanuna unidadórmula o molécula delcompuestoKórmula estructural$resenta inormación adicional de la unión

entre átomos

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(órmulas

Kórmulaestructural Kórmula

molecular

C8 , 92 &

Kórmulaempírica

C8 , 92 &acetaminofén

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(órmulas

Kórmulaestructural Kórmula

molecular

C7 ,7

Kórmulaempírica

C,

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Composición porcentual )en masa*

Cada compuesto posee una determinadacomposición porcentual (en masa)

Ba composición porcentual está reerida a losporcentaes en masa de cada elemento +ue orma uncompuesto

?i un compuesto está ormado por los elementos 5 '4* para indicar su composición porcentual se de"eráse3alar los en masa de 5 ' 4* es decir:

Composición porcentual: en masa de 5 = en masa de 4 =

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Composición porcentual )en masa*

sí* por eemplo: $ara el agua*,29*

su composiciónporcentual estará reerida a los de , ' 9

00 en masa de , = = 11*1,-05.

00 en masa de 9 = = 88*81 ,-05.

Composición porcentual del agua:2 x-00,

x

5-///. x

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Ejercicios

Eetermine la composición porcentual en:

Nna muestra de ó-idode zinc +ue contiene

Nna muestra de 77*@<g de cloruro de

aluminio +ue contiene1;*< g de aluminio

1*7; g de 4nde o-ígeno ' >*A> g

pta4n = 8>*;

pta

l = 2>*22

Cl = @*@8

9 = 1*@

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eterminación de la !órmula emp&rica

# !órmula molecular

$ara hallar la órmula empírica se re+uierede

la composición porcentual (en masa) $ara hallar la órmula molecular o#erdadera

se re+uiere un dato adicional (masamolecular* n.mero de átomos de uno de loselementos en el compuesto* etc)

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eterminación de la

# !órmula molecular

!órmula emp&rica

!emplo

,allar la órmula empírica ' la órmula molecular o

#erdadera de un compuesto +ue contiene

545! " de carbono6 #15 " de $idrógeno ' !%!& "de oxígeno '" en masa(

?e sa"e +ue la masa molecular del compuesto es de88*11 uma

?olución:$ara hallar la órmula de este compuesto se de"edeterminar los su"índices de C-,'9z

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%omando como "ase 1>> g del compuesto:

nC: <A*<; g - (1 molD12g) = A*<A mol de C

n,: *1< g - (1 molD1g) = *1< mol ,

n9: ;7*;2 g - (1 mol D 17g) = 2*2@ mol 9

Eeterminando la relación mínima:

C:

,:

9:

A*<A D 2*2@ = 2

*1< D 2*2@ = A*>;

2*2@ D 2*2@ = 1

empírica : C2,A91Kórmulamasa de la órmula empírica:

masa molecular = 88 uma ⇒

2 - 12 / A - 1 / 1- 17 = AA g

masa molar = 88 g 88 D AA = 2

⇒ Kórmula molecular: CA,

89

2

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)eacción de combustión com*leta

Nna reacción de com"ustión es a+uella en la +ue unasustancia se +uema en presencia de o-ígeno* 92(g)

92 (g) → productos de com"ustiónsustancia /

?i la sustancia contiene car"ono* se produceC92(g)6 ' si contiene

$or eemplo* para la

Ba ecuación de su

hidrógeno* se produce ,29(l)

sustancia anterior* CA,892

com"ustión será:

CA,892/ < 92 (g) → A C92 (g) / A ,29 (l)

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Ejercicio

!l ácido teretálico es un compuesto +ue contiene<@*8; de C* ;8*<< de 9 ' el resto dehidrógeno

a Eetermine su órmula molecular ' la órmulaempírica del si sa"e +ue un recipiente +ue1>2contiene @*8 - moléculas de este ácido

2*2 -1>8pesa g (descontado 'a el peso del

recipiente)Eetermineel n.merode moles

"

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