a. química general estudia las leyes … gas, llamado en ocasiones vapor, no tiene volumen ni forma...

10 Química 11Unid. 1 – Cap. 1.1 – Materia

Te has preguntado ¿Por qué se derrite el hielo o por qué se evapora el agua? ¿Por qué las hojas de una planta cambian de color en otoño o por qué los alimentos retardan su descomposición si los mantenemos fríos? ¿Cómo nuestros cuer-pos usan los alimentos para conservarnos con vida o cómo una batería genera electricidad? ¿Por qué se enciende un fósforo?

Pues bien, te diré que la química da respuesta a éstas y otras interrogantes, acerca de nuestra realidad, estudiando la constitución de los ma-teriales.

CAP. 1.1 Materia

1.1.1. Definición de Química

«La Química es la ciencia que estudia a las sustancias para descubrir su estructura, para co-nocer sus propiedades, para comprender sus transformaciones, para predecir la formación de nuevas sustancias, estableciendo las leyes que las rigen».

Esta definición es, en esencia, la que propuso el químico y físico estadouni-dense Linus Pauling. Él mismo se autodefinió como cristalógrafo, biólogo molecular e investigador médico. Fue uno de los primeros químicos cuán-ticos, y recibió el Premio Nóbel de Química en 1954, por su trabajo en el que describía la naturaleza de los enlaces químicos.La química es pues una ciencia natural, de estudio metódico, cimentada por medio de métodos científicos y es fáctica por estar relacionada direc-tamente con los hechos.

1.1.2. División de la Química

Históricamente la Química surgió de la alquimia, ciencia rudimentaria, sobre la transforma-ción de las sustancias en búsqueda de tres cosas: la piedra filosofal, en presencia de la cual todos los metales podían ser convertidos en oro, el descubrimiento del elixir de larga vida, imaginado como una sustancia capaz de evitar la decadencia de la materia y por último la con-secución de la «Gran Obra», cuyo objetivo era elevar al propio alquimista a un estado superior de existencia, esto es, en una situación privilegiada frente al Universo.

En la actualidad los fines de la química se han orientado a la comprensión de los procesos y a la obtención de nuevas sustancias con propósitos más definidos. Entre las principales tenemos:

A. Química GeneralEstudia las leyes fundamentales que son comunes a todas las ramas de la química.

B. Química DescriptivaEstudia las propiedades y obtención de cada sustancia químicamente pura en forma particular. A su vez, la Química Descriptiva, es subdivide en:B1. Química Inorgánica.- Estudia las propiedades de las sustancias del reino mineral.B2. Química Orgánica.- Estudia las sustancias que contienen carbono (con excepción del monóxido de carbono, dióxido de carbono, carbonatos, ácido carbónico, úrea, etc.) sean éstos naturales (propios del reino animal o vegetal) o artificiales (plásticos, fibras textiles, etc.)Algunos científicos consideran que la úrea y el dióxido de carbono son orgánicos.

C. Química AnalíticaEstudia, en forma cualitativa y cuantitativa, la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos basados en reacciones químicas o en interacciones físicas.

D. Química AplicadaEs el nombre que se da a la forma en que la ciencia química encuentra un empleo. De este modo la química se relaciona con otras ciencias, para dar lugar a disciplinas más especializa-das como por ejemplo: la bioquímica, la fisicoquímica, la petroquímica entre otras.

1.1.3. Método Científico

El método científico es un proceso de investigación que deben seguir los científicos para ase-gurar la validez de sus conocimientos y que consta de varias etapas:

1. ObservaciónEs la etapa que marca el inicio del proceso en la que el químico toma conocimiento de los hechos identificando cada una de las variables participantes.

2. Registro y organizaciónConsiste en la anotación, agrupación y ordenación de los datos de cada variable durante el desarrollo de los experimentos con el expreso propósito de poner en evidencia alguna relación entre las variables.

3. HipótesisLa formulación de la hipótesis es una suposición que plantea el químico para poder explicar el fenómeno a partir de la relación identificada en la organización de los datos.

4. ExperimentaciónEs el proceso que consiste en replicar los hechos para establecer la validez de la hipótesis.

5. Conclusiones e informeSon las proposiciones que expresan una verdad deducida a partir del estudio realizado, para ser admitidas, probadas o presupuestas.

El informe es la descripción por escrito de las conclusiones del estudio de un fenómeno y diri-gida a la comunidad científica para su consenso.


6. Ley CientíficaEs una proposición que afirma una relación constante entre las variables que ha sido compro-bada por la comunidad científica.

El propósito de toda investigación científica es el de llegar a una ley que explique el fenómeno.

1.1.4. Concepto de Materia

Por materia entendemos a todo aquello que constituye al universo.

«Llamamos materia a todo lo que se encuentra en movimiento, y no puede moverse de otro modo que en el espacio y en el tiempo». [Materialismo y Empiriocriticismo, V. Lenin]

A la pregunta ¿De qué está hecho el universo? La respuesta es, de materia. Los seres vivos, el agua, la tierra, el aire, el fuego, la luz, los rayos cósmicos, las ondas de radio, etc. son manifes-taciones de alguna forma de materia.

La química es una ciencia especializada que tiene como objeto de estudio aquella forma de materia llamada materia condensada, materia concentrada o sustancia. Es común, en el len-guaje de la química, referirse a la sustancia simplemente como materia, tal como haremos en este texto.

1.1.5. Caracterización de la Sustancia

Es el proceso de estudio que hace la química para establecer las principales características de la materia y que se inicia con el conocimiento de su estructura mas íntima.

1.1.5A. División de la MateriaAl efectuar una división (real o imaginaria) de una muestra material encontraremos que está constituida de pequeñas partes materiales.

En adelante llamaremos cuerpo a toda porción definida de una sustancia. Como se observa en el esquema, para examinar la composición de la sustancia debemos efectuar una división del cuerpo, que sirve de muestra, hasta llegar a unas partículas que lo caracterizan llamadas moléculas.

Las moléculas son tan pequeñas que resultan invisibles a nuestros ojos, sin embargo, a través de distintas pruebas sabemos que éstas mantienen todas las propiedades del cuerpo original. A su vez, las moléculas son sistemas formados por objetos materiales mas simples llamados átomos.

1.1.5B. Clasificación de la MateriaLa materia, según los químicos, se puede clasificar de acuerdo a dos criterios: por su composi-ción o por su estado físico (estado de agregación).

1.1.6. Clases de Sustancia Química

1.1.6A. ElementoLlamado también elemento químico, o sustancia simple, es un tipo de sustancia que no puede descomponerse en sustancias más simples. Un elemento está formado por un solo tipo de áto-mo y sus propiedades son fijas, es decir, son siempre las mismas.

Ejemplo.- El hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, etc.

1.1.6B. CompuestoLlamado también compuesto químico, o sustancia compuesta, se componen de dos o más elementos unidos químicamente, es decir de dos o más clases de átomos, en una razón fija.

Ejemplo.- El agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de dos a uno.Los elementos químicos de un compuesto no se pueden dividir o separar por métodos físicos, sino sólo mediante reacciones químicas.


1.1.6C. MezclaEs una combinación de dos o más sustancias, en proporciones no siempre fijas, y en las que cada una conserva su identidad química y por ende sus propiedades.Ejemplo 1.- Una taza con café endulzado puede contener mucha o poca azúcar, en cualquier caso es una mezcla.Las mezclas pueden ser: homogéneas o heterogéneas. La mezcla homogénea es conocida tam-bién como solución y es el tipo de mezcla en el que la composición, propiedades y aspecto son los mismos en todos sus puntos, es decir, es uniforme. Cuando estas características no se verifican se dice que la mezcla es heterogénea.Llamaremos fase a cada una de las partes homogéneas o uniformes, físicamente separables, en un sistema llamado mezcla.Ejemplo 2.- En la figura se muestra el aguardiente en una vasija como una mezcla uniforme. Asimismo se muestra un recipiente conteniendo una mezcla heterogénea formada por agua y aceite que logran separarse presentando dos fases.

1.1.7. Estados de Agregación de la Materia

Llamados también estados de agregación atómico-molecular o estados físicos, se definen como la forma física en que se encuentran organizadas las unidades estructurales de una sustancia.

En química es frecuente referirse a este tipo de clasificación de la materia con el nombre de estados de la materia mientras que en física es sabido que se le conoce como fases de la sustancia.

En la naturaleza y a determinadas condiciones, los estados de la materia pueden ser:

1.1.7A. GaseosoUn gas, llamado en ocasiones vapor, no tiene volumen ni forma fijos, más bien siempre se ajusta al volumen y forma del recipiente que lo contiene. El gas se puede comprimir o expandir con mucha facilidad.

En un gas las moléculas están bien separadas y se mueven a altas velocidades chocando repeti-das veces entre sí y contra las paredes del recipiente. Por esta razón fluyen con facilidad.

1.1.7B. LíquidoUn líquido tiene un volumen definido e independiente del recipiente, no tiene forma definida pero adquiere la de la parte del recipiente que lo contiene. No pueden comprimirse.

En un líquido las moléculas están distribuidas más cerca unas de otras y se mueven rápidamen-te deslizándose unas sobre otras, razón por la cual pueden fluir fácilmente.

1.1.7C. SólidoUn sólido tiene forma y volumen definido, en otras palabras, es rígido. En la figura se muestran moléculas de agua en sus tres estados físicos.

En un sólido las moléculas están firmemente sujetas unas a otras, por lo general siguiendo pa-trones definidos dentro de los que las moléculas pueden moverse muy poco de sus posiciones, siendo entonces éstas prácticamente fijas.

Es reciente la aceptación de otros estados como el plasmático. Los coloides y las suspensiones no son estados, pues vistos a través de un microscopio electrónico, resultan ser mezclas hete-rogéneas.

1.1.8. Separación de Mezclas

La separación de los componentes de una mezcla se hace en virtud de que las propiedades de éstos se mantienen intactas.

Ejemplo 1.- El agua salada (salmuera) es una mezcla en la que sus componentes pueden separarse cuando son expuestos al calor de un mechero. El agua se separa en forma de vapor quedando al fondo la sal de la mezcla. Fig. (1)

Ejemplo 2.- Una mezcla heterogénea de limaduras de hierro y oro.

Un método consistiría en identificar y separar cada tro-cito de cada componente identificándolos por su color. Otro método consistiría en utilizar un imán, el cual sólo atraería al hierro. Un tercer método sería utilizando las propiedades químicas de estos dos metales, a saber el hierro puede ser disuelto por algunos ácidos que no ha-cen lo mismo con el oro. Luego de disolver al hierro, recogemos el oro por filtración y por medio de otras re-acciones químicas transformamos el hierro disuelto otra vez a su forma metálica. Fig. (2)


1.1.9. Elementos

En la actualidad se conocen alrededor de 112 elementos, los cuales, en la tierra, tienen una abundancia variable. El más abundante en la corteza terrestre así como en el cuerpo humano es el oxígeno. En el sol y en el resto del universo el elemento más abundante es el hidrógeno.

1.1.10. Compuestos

En general, la mayoría de los elementos pueden combinarse entre sí para formar compuestos, los cuales presentan propiedades que no se parecen a las de sus elementos componentes.

Ejemplo.- Para obtener agua hacemos arder hidrógeno gaseoso en oxígeno. Asimismo pode-mos descomponer agua en sus elementos haciendo pasar una corriente eléctrica de un modo conveniente. Se observa que la composición del agua es fija, es decir, cualquiera sea el tamaño de la muestra del agua, ésta se compone 11% de hidrógeno y 89% de oxígeno en masa. Esta composición macroscópica del agua corresponde a su composición molecular que consta de dos átomos de hidrógeno por uno de oxígeno, siendo la masa de este último 16 veces la del hidrógeno. De este modo en una molécula hay una masa equivalente a 18 veces la del hidró-geno, luego la proporción se obtiene de: (2/18)100 = 11%.

COMPUESTOS QUÍMICOS DE USO COTIDIANO

Nombre común Compuesto responsable de su actividad

Fórmula química del compuesto activo Para qué se utiliza

SalAmoniacoLeche de magnesiaHielo secoAguaÁcido muriáticoAnestesiaPolvo de hornear

Cloruro de sodioAmoniacoHidróxido de magnesioDióxido de carbonoAgua puraÁcido clorhídricoDióxido de nitrógenoCarbonato ácido de sodio o bicarbonato de sodio

NaClNH3

Mg(OH)2CO2

H2OHClNO2

NaHCO3

SazonadorDesinfectanteAntiácido y laxanteExtintor de fuegoBeber, lavarLimpiador de metalesAnestésicoAntiácido, extintor de fuego

1.1.11. Propiedades de la Materia

Las propiedades de la materia son las cualidades y atributos que podemos utilizar para distin-guir una muestra de materia de otra. [Química, Petrucci-Harwood 7ma Ed. 1999, Pág. 6, Prentice Hall. USA]

CRITERIO CATEGORÍA DE LA PROPIEDAD DESCRIPCIÓN NOMBRE DE LA

PROPIEDAD

SEGÚN LA GENERALIDAD

DE SU POSESIÓN

General

Llamadas también propiedades genéricas,

son un conjunto de cualidades que poseen todos los cuerpos sin

excepción.

La masa, el volumen, la impenetrabilidad, la porosidad, las fuerzas

de atracción, etc.

Particular

Llamadas también propiedades específi-cas, es el conjunto de

cualidades que permite identificar a los cuerpos como comunes o dis-

tintos a otros.

La dureza, la maleabi-lidad, la tenacidad, la

viscosidad, la compresi-bilidad, la difusibilidad,

etc.

SEGÚN LA CANTIDAD DE

MATERIA QUE LO

CONSTITUYE

Extensiva

Son aquellas que de-penden de la cantidad de materia, es decir,

depende de una magni-tud llamada masa.

La masa, el volumen, la energía interna, ..., la inercia, las fuerzas de

atracción, la porosidad, la impenetrabilidad, etc.

Intensiva

Son aquellas que no dependen de la

cantidad de materia, es decir, no depende de

la masa.

El color, el olor, el sabor, la temperatura, la densidad, el punto de fusión, el punto de

ebullición, la dureza, la maleabilidad, la elastici-

dad, etc.

1.1.12. Fenómenos Naturales

El término fenómeno: del latín phaenomenon, se refiere a toda manifestación de la realidad objetiva ante la consciencia del hombre y que aparece como objeto de su percepción.

En ciencias naturales, llamamos fenómeno natural a todo cambio o transformación que experi-menta la materia y, según la modificación que a nivel íntimo experimenta una sustancia, éstos pueden ser físicos o químicos.


1.1.12A. Fenómeno FísicoEs un cambio transitorio en el que los objetos materiales varían su apariencia física pero no experimentan modificación en su estructura íntima.

En el diagrama se muestra un fenómeno físico llamado cambios de estado. Una muestra que gana calor eleva su tempera-tura y modifica la organización física de las moléculas (de izquierda a derecha). Ocurre exactamente lo contrario cuando se enfría bajando su temperatura.

Un estado físico especial de las sustancias es el plasmático y se presenta cuando éstas experimentan temperaturas elevadas como en el sol, las estrellas, las explosiones nu-cleares, etc.

El estado plasmático es un tipo especial de mezcla de átomos electrizados (iones gaseosos positivos y electrones libres).

1.1.12B. Fenómeno QuímicoSe trata de un cambio permanente en el que la sustancia sufre cambios en su estructura íntima transformándose en otras.

Ejemplo.- La combustión del papel, la oxidación del hierro, la fermentación del mosto (pre-paración del vino), la transformación del petróleo en gasolina. La generación de electricidad en una pila seca está asociada a una combinación química (reacción química), asimismo la corrosión, la fotosíntesis, la formación de un gas, la precipitación de sólidos, el cambio de color, etc.

1.1.12C. Fenómeno AlotrópicoEs aquel tipo de fenómeno mediante el cual un elemento químico cambia su estructura mo-lecular sin modificar su estado físico. La sustancia, antes y después del fenómeno alotrópico, presenta propiedades diferentes. Generalmente lo experimentan los elementos químicos no metálicos.

Ejemplo.- En el cuadro se muestran los resultados de algunas formas alotrópicas:

ELEMENTO QUÍMICO FORMAS ALOTRÓPICAS

Oxígeno Diatómico (O2) Triatómico (O3: ozono)

Carbono Diamante Grafito

Fósforo Fósforo rojo Fósforo blanco

Azufre Azufre rómbico Azufre monoclínico

1.1.13. Definiciones Básicas

El siguiente es un conjunto de magnitudes definidas en el Sistema Internacional de Unidades (SI) que contribuyen a comprender la organización de la materia, sus propiedades y su compor-tamiento en los procesos, en especial, cuando ocurren cambios de tipo químico.

1.1.13A. Masa (m)La definimos como la cantidad de materia contenida en un cuerpo (sólido, líquido o gas).Se mide en balanzas y se expresa en gramos (g), kilogramos (kg), toneladas (t), etc.

Ejemplo.- La masa de una persona joven y sexo varón es en promedio 65 kg.

1.1.13B. Volumen (V)Se define como el espacio que ocupa un cuerpo.En el SI se expresa en m3. También se expresa en cm3, litros (L), etc.

Ejemplo.- El volumen de aire que expiran nuestros pulmones es en promedio 3,5 litros.

1.1.13C. Densidad (D)Se llama densidad a la magnitud física que expresa la cantidad de sustancia o masa contenida en una unidad de volumen.

Densidad MasaVolumen

= → D mV

==

Se mide con densímetros y en el SI se expresa en kg/m3, pero también se expresa en g/cm3.

Ejemplo.- La densidad del aire al nivel del mar es 1,2 kg/m3.

Cuando queremos determinar la densidad de una mezcla aplicamos las siguientes relaciones:

En general la densidad de una mezcla (Dm):

DmV

m mV Vm

T

T== ==

++ ++++ ++

1 2

1 2

......

Si se mezclan volúmenes iguales de «n» componentes:

DD D

nm ==++ ++1 2 ...

Si se mezclan masas iguales de «n» componentes:

D n

D Dm ==

++ ++1 11 2

...

1.1.13D. Velocidad (v)La definimos como la rapidez con que se desplaza un objeto en cada unidad de tiempo y en una dirección determinada.

Velocidad DistanciaTiempo

= → v dt

==

Se mide con velocímetros y en el SI se expresa en metros por segundo (m/s). También se ex-presa en cm/s, km/h, etc.

Ejemplo.- La velocidad promedio de las moléculas de aire a la temperatura ambiente es 500 m/s.


1.1.13E. Aceleración (a)La definimos como aquella magnitud que produce cambios en la velocidad.

Aceleración Variación de velocidadTiempo

= → a vt

== ∆∆∆∆

Se mide con acelerómetros y se expresa en el SI en m/s2.

Ejemplo.- La aceleración de caída de un cuerpo en el vacío cerca de la tierra es 9,8 m/s2.

1.1.13F. Fuerza (F)La definimos como la acción que realiza un cuerpo sobre otro, por contacto o a distancia, para cambiar su estado de movimiento o su forma.

De acuerdo con la naturaleza de la interacción, las fuerzas pueden ser: gravitatorias, electro-magnéticas, nucleares débiles o nucleares fuertes. Las fuerzas se caracterizan porque siempre aparecen en parejas y en mecánica se les asocia a los fenómenos de empujar, halar, tensar, comprimir, atraer, repeler, estirar, etc. Según esta definición una sola fuerza no logra mantener en reposo a un cuerpo.

Si un cuerpo de masa «m» es afectado por una fuerza «F», le produce una aceleración «a» tal que:

Fuerza = Masa · Aceleración → F = m · a

Las fuerzas se miden en dinamómetros y en el SI se expresan en newton (N):

1 N = 1 kg·m/s2

Ejemplo.- La fuerza con que dos moléculas se atraen en razón de la electricidad que poseen.

El conocimiento de la fuerza, como magnitud física, permite comprender la organización de los estados de la materia, pues éstos dependen de la relación existente entre las fuerzas de atracción intermolecular llamadas fuerzas de cohesión (FC) y de las fuerzas de repulsión (FR).

La forma y volumen de las sustancias también dependen de la relación que guarden entre sí las fuerzas FC y FR, así como de otras dos magnitudes: la temperatura y la presión.

FASE FORMA VOLUMEN FUERZAS INTERMOLECULARES

Sólida Invariable Invariable FC > FR

Líquida Variable Invariable FC <> FR

Gaseosa Variable Variable FR > FC

1.1.13G. Peso (P)Es la medida de la fuerza gravitacional que ejerce la tierra sobre los cuerpos.

Peso = Masa · Aceleración de la gravedad → P = m · g

Se mide con dinamómetros y en el SI se expresa en newtons (N). También se expresa en gramo fuerza (g-F) o en kilogramo fuerza (kg-F) (1 kg-F = 9,8 N).

El peso y la masa expresados en gramos o kilogramos, coinciden numéricamente si g = 9,8 m/s2.

Ejemplo.- Una manzana mediana, en la ciudad de Lima, donde g = 9,8 m/s2, pesa 1 N.

1.1.13H. Presión (p)Se llama presión a la magnitud física cuyo valor indica la cantidad de fuerza ejercida normal-mente sobre cada unidad de superficie.

Presión Fuerza ( )Área m

= F( )2

→ p FA

==

La presión que ejercen los gases se mide con barómetros o manómetros y en el SI se ex-presa en pascal: 1 Pa = 1 N/m2. También en atmósferas (atm) o en milímetro de mercurio (1 atm = 760 mmHg).

Ejemplo.- La presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie de la tierra al nivel del mar es de aproximadamente 1 atm = 110230,4 Pa = 101,3 kPa (1 kPa = kilopascal = 103 Pa).

1.1.13I. EnergíaEs la medida de toda forma de movimiento ligada a la materia en general.

Según la naturaleza del movimiento la energía puede ser: mecánica, electromagnética, calorífi-ca, nuclear, química, etc. En el caso de la energía mecánica, ésta puede ser: cinética, potencial gravitatoria o potencial elástica.

Energía cinética masa velocidad= ⋅ ⋅12

2( ) → E FA

mvC == 2

En el SI la energía se expresa en joules (J). También se expresa en ergios (erg), calorías (cal), electrón-voltio (eV), etc.

1 J = 107 erg; 1 electrón voltio (eV) = 1,6 ·10–19 J; 1 J = 0,24 cal

Ejemplo.- La energía luminosa que emite un foco encendido, la energía química del combusti-ble, la energía nuclear liberada en una explosión.

ELÉCTRICA QUÍMICA NUCLEAR


1.1.13J. Momento lineal ( p)Es la medida de la resistencia de un cuerpo al cambio de su velocidad. También es conocido como cantidad de movimiento.

Momento lineal = Masa · Velocidad → p m v== ⋅⋅

Se expresa en kg·m/s, g·cm/s, etc.

Ejemplo.- La cantidad de movimiento de una molécula de aire a la temperatura ambiente es de 2,41·10–16 kg·m/s.

1.1.14. Tratamiento Relativista de la Masa

1.1.14A. Equivalencia entre Masa y EnergíaSegún la Teoría de la Relatividad, propuesta por Albert Einstein, la masa y la energía son dos formas en que se puede manifestar la materia y están relacionadas de la siguiente forma:

E = m · c2

Donde: E = energía; m = masa del cuerpo; c = velocidad de la luz = 3 ·108 m/s.

Esta ecuación muestra cómo una partícula con masa «m» posee un tipo de energía, «E» llama-da energía en reposo, distinta de las clásicas energía cinética y energía potencial. La relación masa-energía se utiliza comúnmente para explicar cómo se produce la energía nuclear, mi-diendo la masa de núcleos atómicos y dividiendo por el número atómico se puede calcular la energía de enlace atrapada en los núcleos atómicos.

Ejemplo.- En 0,1 kg de un material radioactivo existe una energía E = 9,1015 joules.

1.1.14B. Relatividad de la MasaDe acuerdo con la misma teoría de la relatividad, se plantea que: «La masa de todo cuerpo se ve sensiblemente aumentada cuando éste se moviliza con alguna rapidez en relación a un determinado marco de referencia inercial».

Así, cuando un cuerpo se mueve a gran velocidad, su masa será mayor en relación a la que tenía cuando se encontraba en reposo. Si la masa inicial es mi, cuando se encuentra en reposo relativo, entonces la masa final será mf, cuando alcance la velocidad «vf », y estarán relacionadas por:

mm

vc

fi

f

==

−−

1

2

Ejemplo.- Cuando se lleva una partícula hasta el 90% de la velocidad de la luz, su masa-energía se dobla. Al 99,9%, su masa-energía se hace 22 veces la masa-energía original, pero cerca de la velocidad de la luz su masa-energía se hace infinita.

1.1.14C. Energía de un FotónEinstein sugirió que la radiación de energía electromagnética se propaga por el espacio como si fuesen partículas o paquetes de energía, a las que llamó fotones, las mismas que se mueven con la velocidad de la luz.

El fotón no tiene masa en reposo, es decir, no existen en estado de reposo, y al engendrarse lo hace moviéndose a la velocidad de la luz (c). La energía «E» de un fotón que se mueve con un momento lineal «p» se obtiene de:

E = c · p

A la luz de las experiencias la mayor parte de la teoría de la relatividad ha encontrado validez suficiente para considerarse, actualmente, un marco teórico de leyes universales.


Prob. 01Una jarra vacía pesa 25 g, si se llena total-mente de agua pesará 125 g. Si en vez de agua se llena totalmente con aceite pesaría 105 g, calcular la densidad del aceite.

Para calcular la densidad del aceite necesi-tamos conocer tanto su masa como el vo-lumen que ocupa. Por los datos podemos decir que los pesos están expresados en gramos-fuerza, por tanto éstos concuerdan en valor con las masas expresadas también en gramos: maceite = mtotal – mjarra

→ maceite = 105 g – 25 g→ maceite = 80 g

Según dato del problema diremos que el agua: magua = mtotal – mjarra

→ magua = 125 g – 25 g = 100 g

Dado que la densidad del agua es 1 g/cm3, diremos que el volumen del agua es 100 cm3. Esto nos permite asegurar que el volumen de la jarra y del aceite es también 100 cm3.

Finalmente: DmVaceite

aceite

aceite3

80 g

100 cm= =

\ Daceite = 0,8 g/cm3

Prob. 02Sean los cuerpos «A» y «B» donde la masa de «A» es el 40% de la masa de «B» y el volumen de «B» es el cuádruple de «A». Determina la densidad relativa de «A» con respecto a «B».

01.- Indicar con (E) los elementos químicos, con (C) los compuestos químicos y (M) para las mez-clas, sean homogéneas o heterogéneas.Ácido sulfúrico ( ) Cobre ( )Cerveza ( ) Aluminio ( )Mayonesa ( ) Cloruro de sodio ( )Petróleo ( ) Sangre ( )Propano ( ) Hidrógeno ( )

02.- Relacionar, mediante líneas, las siguientes columnas:I. Cantidad de materia en a. Velocidad un cuerpo.II. Distancia sobre tiempo b. Masa (rapidez).III. Atracción de la gravedad c. Densidad a un cuerpo. IV. Masa sobre volumen. d. Peso

03.- Completa el gráfico acerca de los cambios de fase:

04.- Marcar los fenómenos físicos con (F), los fe-nómenos químicos con (Q) y los alotrópicos con (A):• Combustión de madera. ( )• Reflexión de luz en espejos. ( )• Movimiento parabólico. ( )• Oxidación del hierro. ( )• Conversión de oxígeno a ozono. ( )

• Explosión de dinamita. ( )• Corriente eléctrica en un cable. ( )• Fermentación de uva para dar vino. ( )

05.- Indicar si es verdadero (V) o falso (F), según corresponda:a. El grafito y el diamante son alótropos. ( )b. La química estudia la composición de los ma-

teriales. ( )c. La química estudia las propiedades de las sus-

tancias. ( )d. Mecánica, calor, electricidad, óptica son ramas

de la física. ( )e. La química orgánica es la química de los com-

puestos del carbono. ( )

06.- Utilizando la ecuación de Einstein que indica que la masa se convierte en energía y viceversa, calcular la energía en joules, si la masa se da en gramos. (E = mc 2)

E m c

1,8 ·1018 J 20 kg 3 ·10 8 m/s

3,6 ·10 22 erg 40 g 3 ·10 10 cm/s

10 kg 3 ·10 8 m/s

5 g 3 ·10 10 cm/s

07.- Relacionar correctamente:Química orgánica Técnicas para determinar

la estructura y composi-ción de los materiales.

Química analítica Estudia los compuestos del carbono.

Química general Estudia todos los ele-mentos y sus compues-tos excepto del carbono.

Química inorgánica Se ocupa de las leyes y principios comunes.

La densidad relativa de «A» respecto de «B» la calcularemos a partir de la siguiente re-lación:

DDDA/B

A

B= . . . (1)

Primero encontraremos una expresión para las masas y volúmenes de «A» y de «B», a continuación sustituiremos estas expresio-nes en la relación anterior. Identificando los datos procedemos:

a) De: mA = 40%mB, donde: 40 25

% =

Luego: mm

A

B= 2

5 → m mA B= 2

5 . . . (2)

b) De: 4VA = VB . . . (3)

Dividiendo en (2) ÷ (3) miembro a miembro:

mV

m

VA

A

B

B4

25= → m

VmV

A

A

B

B= ⋅8

5

→ D DA B= 85

. . . (*)

Reemplazando (*) en (1), concluimos que:

DA B/ == 85

Prob. 03Un cuerpo de 346 g de masa se acelera hasta que alcanza una velocidad que es las tres cuar-tas partes de la velocidad de la luz. ¿Cuál es la masa del cuerpo en dicha condición? Usar:

7 = 2 5, .

Identificando los datos, tenemos:

mi = 346 g; v cf = 34


Luego aplicando la fórmula de Einstein para la masa relativista, tenemos:

mm

vc

fi

f

=

−

12

→ m

c

c

f346 g=

−( )

1

34

2

De donde: mf = 553,6 g

Prob. 04

Si la energía cinética de un cuerpo es 180 J y su momento lineal es de 12 kg·m/s; se pide determinar la velocidad del cuerpo.

En primer lugar identificamos los datos:

Ec = 180 J; p = 12 kg· m/s

Recordando las fórmulas de la energía ciné-tica y momento lineal tenemos:

E m vc = ⋅12

2 ∧ p = m· v → E p vc = ⋅12

Reemplazando los datos, obtenemos:

180 12

12= ⋅ ⋅ v \ v = 30 m/s

Prob. 05

Cuando 20,5 kg de plutonio (material radio-activo) sufre una fisión nuclear, se liberan 18·1017 joules de energía. ¿Qué porcentaje de materia se ha transformado en energía?

Elaboramos el esquema correspondiente en el que anotamos los datos e identificamos una relación entre éstos y nuestra incógnita:

Aplicando la equivalencia entre masa y energía, tenemos: E = mc2, determinaremos la masa «m» que se transformó en energía. Reemplazando los datos, tenemos:

18· 1017 J = m(3· 108 m/s)2

→ m = 20 kg

Luego el porcentaje buscado es:

2020 5 100 97 56, , %⋅⋅ ==

Prob. 06

Se dispone de 6,5·10–6 kg de un material muy radioactivo, al desintegrarse parte de este ma-terial se liberan 5,4·1018 ergios. ¿Qué canti-dad no se desintegró?

Elaboramos un gráfico, para anotar los da-tos e identificar una relación entre éstos y nuestra incógnita:

De la ecuación de Einstein calcularemos la masa «m» que se convirtió en energía, para lo cual expresaremos la energía en joules:

E = m· c2 → 5,4· 1018 ergios = m(3· 108)2

→ 5,4· 1018(10–7 J) = m· 9· 1016

→ m = 6,0· 10–6 kg

Luego la masa (m’) que no se desintegró es:

m’ = 6,5· 10–6 kg – 6,0· 10–6 kg

\ m’ = 0,5· 10–6 kg

Prob. 07

Un meteorito que en reposo tenía una masa de 20 toneladas, al pasar por la tierra lo hace con una velocidad de 15 5 104⋅ km/s. Determina su masa (en toneladas) en ese instante.

Identificamos que: v = ⋅15 5 104 km/s y ha-ciendo c = 3· 108 m/s = 3· 105 km/s, recu-rrimos a la ecuación de la masa relativista, donde:

m m

vc

f =

− ( )12

→ mf =

− ⋅⋅

20

1 15 5 103 10

4

5

2

\ mf = 40 t

Prob. 08Indique el valor de verdad de las siguientes proposiciones:I. Materia es todo aquello que tiene masa,

ocupa un lugar en el espacio e impresiona nuestros sentidos.

II. La masa es una medida de la cantidad de materia contenida en un cuerpo; su valor no varía con la posición del cuerpo.

III. La materia presenta inercia y extensión.

A) VVV B) VVF C) VFV

D) VFF E) FFV

Determinaremos la veracidad o falsedad de las proposiciones:

I. Verdadero.- Como la química es la cien-cia que estudia a las sustancias en general (estructura, propiedades y cambios), éstos fundamentalmente deben poseer masa y así también volumen; son perceptibles para nuestros sentidos.

II. Verdadero.- La masa es una propiedad fundamental de la materia e indica la canti-dad de ésta contenida en la sustancia anali-zada; como tal la masa es la misma aunque cambiemos la posición del objeto.

III. Verdadero.- La materia presenta iner-cia, la cual es la propiedad por la cual todo cuerpo mantiene sus condiciones iniciales de reposo o movimiento; así a mayor masa mayor inercia. La materia también presenta extensión (volumen).

\ VVV Rpta. A

Prob. 09

Indique el número de fenómenos físicos quí-micos (en ese orden) en la siguiente lista:

I. Dilatación

II. Destilación

III. Oxidación

IV. Formación de lluvia ácida.

V. Digestión de alimentos.

VI. Descomposición de luz.

VII. Descomposición del agua.

VIII. Corrosión de un metal.

A) 5; 3 B) 3; 5 C) 1; 7

D) 4; 4 E) 2; 6


Detallaremos cada aspecto mencionado:

Fenómeno Tipo de fenómeno Implica fundamentalmenteDilatación Físico Aumento de dimensiones.

Destilación Físico Separación de dos sustancias por la di-ferencia de sus puntos de ebullición.

Oxidación Químico Pérdida de electrones de la sustancia.Formación de lluvia ácida Químico Formación de ácido sulfúrico a partir de

SO2 en la atmósfera.

Digestión de los alimentos Químico Transformación química de los alimen-tos y obtención de nutrientes y energía.

Descomposición de la luz Físico Obtención de los colores que componen

la luz blanca.Descomposición del agua Químico Obtención de sustancias elementales a

partir del agua: H2O → H2 + O2

Corrosión de un metal Químico Ataque químico de un ácido a un metal (éste sufre una oxidación).

\ Número de fenómenos: Físicos (3) – Químicos (5) Rpta. B

Prob. 10.- En un reporte de análisis de una muestra metálica se describen las siguientes propie-dades: volumen pequeño, alta densidad, maleable, con brillo, muy poco reactivo con los ácidos, no se oxida al ambiente. ¿Cuántas propiedades extensivas se han descrito entre las propiedades subrayadas?

A) 0 B) 1 C) 2 D) 4 E) 6

Toda propiedad extensiva de la materia, es aquella que depende de la cantidad de masa. Por tanto, aquellas propiedades contrarias a lo anterior son llamadas propiedades intensi-vas; entre ellas están todas las propiedades químicas.

De las propiedades subrayadas tenemos:

Propiedades extensivas: Volumen (Cuando aumenta la masa de un cuerpo, el volumen también aumenta).

Propiedades intensivas: • Densidad • Maleabilidad • Brillo • Reactividad química • Oxidación

\ Se tiene una propiedad extensiva. Rpta. B

Prob. 11El azufre es un elemento químico que ocupa el décimo sexto casillero de la tabla periódica. Entre sus principales características tenemos:- Color: amarillo pálido.- No conduce la corriente eléctrica.- No se disuelve en el agua.- Arde en oxígeno formando un gas, dióxido

de azufre, que tiene olor irritante.- Se desmorona con facilidad cuando se

aplasta.De dichas características, ¿cuántas correspon-den a propiedades químicas?

A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 E) 1

Las propiedades intensivas (características) del azufre comprenden propiedades tanto físicas como químicas. Es posible evaluar cada una de las propiedades físicas sin cam-biar la composición del azufre (por ejem-plo, el color, la ausencia de conductividad eléctrica y su insolubilidad en el agua, entre otros).

Las propiedades químicas son las que se ex-hiben cuando la sustancia sufre un cambio químico, por ejemplo:

S(s) + O2(g) → SO2(g)

(Combustión del azufre)

Por tanto, de las características menciona-das sólo una es propiedad química.

Rpta. E

Prob. 12Mendeleiev predijo la existencia de un ele-mento al que llamó «ekasilicio». Este elemen-to se descubrió unos años después llamándo-sele germanio. Algunas de las propiedades del elemento germanio (Ge) son:

I. Densidad = 5,36 g/cm3

II. Color gris.III. Punto de fusión = 9,58 ºCIV. Reacciona con ácido clorhídrico: HCl(ac)¿Cuántas de estas propiedades son químicas?A) 1 B) 2 C) 0 D) 3 E) 4

Una propiedad química es cualquier propie-dad evidente durante una reacción química, es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la iden-tidad o estructura química de una sustan-cia, así entonces la estructura interna debe ser afectada para que sus propiedades ha-yan sido modificadas. De las propiedades mencionadas en el germanio (Ge), tanto la densidad, el color y el punto de fusión son propiedades físicas (no evidencian cambios en la estructura interna) pero la reactividad química naturalmente es una propiedad química.\ Sólo una propiedad química. Rpta. A

Prob. 13Mediante experimentos se ha demostrado que el núcleo atómico tiene una densidad cuyo va-lor por lo general es 2,4 ·1014 g/cm3. Si asumi-mos que dicho núcleo es una esfera de 5·10–13 cm de radio, determine la masa del referido nú-cleo atómico en kilogramos (1 kg = 103 g).A) 1,256·10–25 kg B) 1,256·10–20 kgC) 1,256·10–14 kg D) 1,256·10–30 kgE) 1,256·10–10 kg

Considerando al núcleo ató-mico como una esfera se tie-ne los siguientes datos:

D = 2,4· 1014 g/cm3

r = 5· 10–13 cm


Además: V resfera = ⋅43

3π

→ Vnúcleo cm= ⋅ ⋅( )−43

5 10 13 3π

Luego: Vnúcleo = 5,236· 10–37 cm3

Entonces calculando la masa del núcleo en:

Densidad MasaVolumen

=

2 4 105 236 10

1437 3

,,

⋅ =⋅ −

g

cm cm3m

→ mnúcleo 3g 1 kg10 g

= ⋅ ⋅−1 256 10 22,

\ mnúcleo = 1,256· 10–25 kg Rpta. A

Prob. 14¿Cuál de las siguientes opciones representa una mezcla?

A) Oro B) Uranio C) Agua

D) Aire E) Ácido sulfúrico

Las mezclas resultan de la combinación de dos o más sustancias puras en las que cada sustancia conserva su composición química y sus propiedades. De las alternativas casi todas son sustancias puras, mientras que el aire es una mezcla homogénea formada por N2 (78,09%); O2 (20,94%), además de argón, CO2, etc. Rpta. D

Prob. 15Un estudiante de química luego de someter a diversos experimentos una muestra de platino determinó lo siguiente:

I. Volumen de muestra: 5 mL

II. Color: blanco argéntico

III. Maleabilidad: altaIV. Brillo: altoV. Reactividad frente a los ácidos: nulaVI. Reactividad frente al oxígeno: nulaVII. Temperatura de fusión: 1789 ºC

¿Cuántas propiedades físicas del platino se han reportado?

A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6

Todas las sustancias exhiben propiedades físicas, las cuales pueden observarse sin que haya cambio alguno de composición. En el caso del platino: el volumen, el color, la maleabilidad (capacidad para transformar-se en láminas), el brillo y la temperatura de fusión son propiedades físicas.

Por tanto se han reportado 5 propiedades físicas en el platino. Rpta. D

Prob. 16¿Qué tipo de materia posee cada una de las si-guientes propiedades o características?a. Variedad de materia de composición va-

riable constituida en una sola fase.b. Variedad de materia de composición defi-

nida que no se puede separar en elemen-tos por medios físicos ni químicos.

c. Variedad de materia que se presenta en dos o más fases.

d. Variedad de materia de composición constante y definida constituida en una sola fase.

e. Variedad de materia de composición cons-tante y definida que se puede descompo-ner químicamente en sustancias simples.

I. Mezcla heterogénea.II. Sustancia simple.

III. SustanciaIV. CompuestoV. Mezcla homogénea.

A) a-V, b-II, c-I, d-V, e-IV

B) a-V, b-II, c-I, d-III, e-IV

C) a-V, b-IV, c-I, d-II, e-III

D) a-V, b-II, c-I, d-V, e-III

E) a-IV, b-II, c-I, d-III, e-V

Efectuando las relaciones entre los tipos de materia y las características que éstos pre-sentan tenemos:

a-V, b-II, c-I, d-III, e-IV Rpta. B

Prob. 17

¿Cuál de los siguientes es un fenómeno físico?

A) Corrosión de metal.

B) Formación de nieve.

C) Combustión del propano.

D) Digestión de alimentos.

E) Formación de ozono a partir de oxígeno.

Un fenómeno o cambio físico es aquella transformación sin alteración en la compo-sición química. Las propiedades físicas sue-len alterarse de manera significativa mien-tras la materia experimenta cambios físicos.

De las alternativas, la que presenta un fe-nómeno físico es la formación de nieve (su-blimación inversa o deposición que sufre el vapor de agua en la atmósfera a temperatu-ras menores a 0 ºC). Rpta. B

Prob. 18

Las aleaciones son soluciones sólidas que tienen diferentes metales y algunas veces sus-tancias no metálicas. El acero por ejemplo es un término general para una serie de mezclas homogéneas de hierro y sustancias como el carbono, cromo, manganeso, níquel y molib-deno. Si el acero inoxidable contiene 73-79% (Fe); 0,1% (C); 14-18% (Cr) y 7-9% (Ni), indique si son verdaderas (V) o falsas (F) las siguientes proposiciones:

I. El acero inoxidable es una solución sólida.

II. La resistencia del acero a la oxidación es una propiedad intensiva.

III. El acero inoxidable tiene tres sustancias elementales.

A) VVV B) VFV C) FVV

D) VVF E) FVF

El acero es una mezcla homogénea sólida o aleación formada fundamentalmente por hierro y carbono.

Existen muchos tipos de acero los cuales contienen metales aleados y otros elemen-tos en proporciones controladas diversas (por ejemplo el acero inoxidable).

De las alternativas:

I. Verdadero.- El acero es también llamado aleación o solución sólida.

II. Verdadero.- La inoxidabilidad es una propiedad química, por tanto intensiva.

III. Falso.- El acero se forma por dos o más elementos.

\ VVF Rpta. D


Prob. 19.- ¿Cuál de los siguientes es un fenómeno químico?

A) Obtención de oxígeno del aire. B) Obtención de hidrógeno del agua.

C) Obtención de hielo a partir del agua. D) Secado de la ropa.

E) Disolución de sal en agua.

Recordemos que un cambio o fenómeno químico es una modificación de la sustancia en su composición interna, formando así nuevas sustancias. Analicemos cada proposición.

A Obtención del oxíge-no del aire.

Se enfría el aire hasta que se licua y luego se separan N2, O2 y otros componentes.

Fenómeno físico

B Obtención de hidró-geno del agua.

Se efectúa la electrólisis del agua (reac-ción química):

2 22 2 2H O H OLElectricidad

g g( ) ( ) ( ) → +

Fenómeno químico

C Obtención del hielo a partir del agua.

Enfriamiento del agua hasta su congela-ción.

Fenómeno físico

D Secado de ropa. Evaporación del agua retenida en una prenda.

Fenómeno físico

E Disolución de sal en agua. Mezcla homogénea de la sal y el agua. Fenómeno

físico

\ Es un fenómeno químico la obtención del hidrógeno del agua. Rpta. B

Prob. 20.- ¿Cómo podría separar cada una de las siguientes mezclas?

a. Arena fina y arroz. I. Decantación

b. Aceite y agua. II. Evaporación

c. Sal contenida en el agua de mar. III. Destilación

d. Suspensión de AgCl(s) en agua. IV. Filtración

e. Solución acuosa de metanol. V. Tamizado

A) a-V, b-I, c-II, d-IV, e-III B) a-I, b-V, c-II, d-IV, e-III

C) a-V, b-I, c-II, d-III, e-IV D) a-I, b-II, c-V, d-IV, e-III

E) a-I, b-II, c-V, d-III, e-IV

Para separar las mezclas tenemos los siguientes métodos:

Mezcla Método de separación Procedimiento

Arena fina y arroz. Tamizado Colado de partículas sólidas por un tamiz.

Aceite y agua. Decantación Separación de mezclas heterogéneas de dos líquidos.

Sal contenida en el agua de mar. Evaporación Se evapora el agua dejando la sal sólida.

Suspensión de AgCl(s) en agua. Filtración A través de un medio poroso se retiene los

sólidos y pasan los líquidos.

Solución acuosa de metanol. Destilación Se aprovecha la diferencia de los puntos de ebullición de las sustancias de la mezcla.

\ La relación correcta es: a-V, b-I, c-II, d-IV, e-III Rpta. A

Prob. 21.- Calcule el volumen (en mililitros) a 20 ºC que ocupan 1,25 kg de cloroformo (CHCl3). Para el cloroformo su densidad es 1,49·103 kg/m3 a 20 ºC. (Dato: 1 m3 = 106 mL)

A) 0,839 mL B) 8,39 mL C) 839 mL D) 83,9 mL E) 8390 mL

Como se sabe, la densidad relaciona a la masa y el volumen de una sustancia. El valor de la densidad de ésta puede variar con una alteración de la temperatura.

A 20 ºC se cumple: DCHCl3 = 1,49· 103 kg/m3

MasaCHCl3 = 1,25 kg

Pero: Densidad MasaVolumen

=

Reemplazando datos: 1 49 103, ⋅ =kgm

1,25 kg3 V

→ V = ⋅ ⋅−8 39 10 4, m 10 mL1 m

3 6

3

\ V = 839 mL Rpta. C


01.- Respecto a la materia determina la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposi-ciones:

I. Materia es todo aquello que tiene masa, ocupa un lugar en el espacio e impresiona nuestros sentidos.

II. El peso de un cuerpo es una medida de la fuerza gravitacional que ejerce la Tierra sobre los cuerpos.

III. La materia presenta inercia y extensión.

IV. La masa es una medida de la cantidad de materia localizada contenida en un cuer-po, su valor no varía con la posición del cuerpo.

A) VVFV B) VVVF C) VVVV

D) VFVF E) FVFV

02.- Determina: ¿qué mezclas son homogé-neas?

I. Aire II. Agua y aceite

III. Agua y alcohol IV. Kerosene y agua

V. Bebida gaseosa VI. Acero

A) I, II, III y IV B) II, III, IV y V

C) I, III, V y VI D) III, IV, V y VI

E) I, III, IV y V

03.- Determina la alternativa que indica una de las diferencias entre mezcla y compuesto.

A) Contienen 2 o más elementos diferentes.

B) Ambos son sustancias puras.

C) La mezcla presenta una proporción variable.

D) Ambos son cuerpos homogéneos.

E) Ambos se pueden separar por procesos físicos.

04.- En la siguiente relación de materiales, identifica aquel que es mezcla.

A) Alcohol etílico B) Agua Destilada

C) Oro D) Yodo

E) Vino de mesa

05.- ¿Qué proposiciones son correctas?

I. Los líquidos poseen forma y volumen de-finidos.

II. Los gases son fluidos compresibles.

III. Los sólidos presentan grandes fuerzas de cohesión molecular.

A) I y II B) I y III C) Sólo I

D) II y III E) Sólo II

06.- Establezca la relación correcta entre las sustancias y el estado de agregación que le co-rresponde en condiciones ambientales.

A) Mercurio: Gas

B) Propano: Líquido

C) Hierro: Líquido

D) Dióxido de Carbono: Gas

E) Carbono: Líquido

1.1. Materia

07.- Identifica cada uno de los siguientes cam-bios como cambio físico (F) o químico (Q):

I. Quemar gasolina.

II. Romper un vidrio.

III. La compresión de un resorte.

A) FFQ B) FFF C) FQQ

D) QFF E) QQQ

08.- Clasifica los siguientes casos como fenó-menos físicos (F) o químicos (Q).

I. Fotosíntesis

II. Descomposición de la luz solar.

III. Formación de nubes.

IV. Destrucción de la capa de ozono.

V. Formación de témpanos en los polos árti-co y antártico.

A) FFFQQ B) FQFQF C) QFFQF

D) QQQFF E) QQQQQ

Conceptos Físicos: F, E, p, D.

09.- Determina la densidad (g/cm3) de un cubo de metal cuyo lado mide 2 cm y tiene una masa de 180 g.

A) 15,2 B) 22,5 C) 23,5

D) 14,5 E) 90,0

10.- Un cilindro de medio litro tiene una masa de 432 g. Si se llena con alcohol de densidad 0,8 g/mL. ¿Cuál será la masa expresada en g?

A) 452 B) 516 C) 832

D) 926 E) 1040

11.- Un tanque contiene 250 mL de agua. Se introducen 42 g de una pieza metálica y el nivel del agua se eleva a 280 mL. Calcula la densidad de la pieza metálica en (g/mL).

A) 1,25 B) 1,40 C) 1,42

D) 1,57 E) 1,75

12.- Una esfera de radio 3 cm tiene una densi-dad de 2,5 g/cm3. Calcular la masa de la esfera en gramos.

A) 136,7 B) 123,7 C) 141,3

D) 282,6 E) 402,6

13.- Se mezclan volúmenes iguales de alco-hol de densidad 0,8 g/mL con agua. Calcula la densidad de la mezcla en g/mL.

A) 1,8 B) 0,98 C) 0,95

D) 0,90 E) 0,85

14.- ¿Cuántos mililitros de agua se debe agregar a 600 mililitros de ácido de densidad 1,5 g/mL para obtener una mezcla de densidad 1,2 g/mL.

A) 700 B) 800 C) 850

D) 900 E) 950

Energía

15.- En una reacción nuclear de 5 g de un ma-terial radioactivo, liberó 27·1013 joules. Cal-cula el porcentaje en masa que no se transfor-ma en energía.

A) 98% B) 96% C) 94%

D) 60% E) 40%

16.- Se dispone de 10 kg de plutonio que son transformados en energía obteniéndose 5,4·1017 joules. ¿Qué masa (kg) de plutonio no sufrió transformación?

A) 3 B) 4 C) 5

D) 6 E) 7


17.- ¿Cuál es la energía (en joules) que se li-bera cuando se desintegra totalmente 0,6 mg de un material radioactivo?

A) 4,5·109 B) 5,4·1010 C) 4,5·1010

D) 5,4·109 E) 9,4·109

18.- Se tiene un kilogramo de uranio, sufre la fisión nuclear como en la detonancia de la bomba atómica liberando 8,23·1020 ergios de energía. ¿Qué porcentaje de materia se ha transformado en energía?

A) 0,01 B) 0,04 C) 0,05

D) 0,07 E) 0,09

19.- Sabiendo que la masa de la materia con-vertida en energía de la bomba atómica de Hi-roshima fue 1 g. Determina cuántas lámparas de 100 watts podrían alimentarse durante un siglo.

A) 261 B) 272 C) 285

D) 310 E) 367

20.- Un elemento «Q» radioactivo tiene una masa de 120 kg y al desintegrarse parte de él libera 2,7 EJ de energía. ¿Qué porcentaje del elemento «Q» no se desintegró?

A) 75% B) 44% C) 25%

D) 56% E) 5%

21.- En cierta reacción química se usaron 40 mg de reactivo y sólo el 0,005% se trans-forma en energía calorífica, que en ergios es:

A) 1,8·1015 B) 1,8·1014 C) 1,8·1018

D) 1,8·1021 E) 3,6·1022

22.- Se requieren 40 g para una determinada reacción, al final sólo se recuperan 39,5 g de-bido a que el resto se transformó en energía calorífica. Determina esta energía en kJ.

A) 4,5·1012 B) 4,5·1010 C) 4,5·108

D) 4,5·1011 E) 4,5·109

23.- Si un cuerpo alcanza la velocidad de la luz:

I. Deja de ser cuerpo.

II. Su masa se hace infinitamente grande.

III. Desaparece y se transforma en «taquión».

Son verdaderas:

A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III

D) Todas E) Ninguna

24.- Un protón y un antiprotón al chocar mu-tuamente, sus masas totalmente se transfor-man en energía, calcular la energía liberada (en TJ) si la masa del protón es 1,672·10–24

gramos.

A) 1,5·10–22 B) 1,9·10–4 C) 4,2·1018

D) 3,8·109 E) 3·10–22

25.- Calcula la velocidad (en km/s) de un cuerpo para que su masa se duplique.

A) 7,5·104 B) 15 3 ·104

C) 6 2 ·104 D) 6·104

E) 2 ·105

26.- Si de una masa de 40 g de una sustancia radioactiva, se descompone la décima parte, determinar la cantidad de joules liberado.

A) 4,2·1012 B) 5,4·10–16 C) 8,2·1012

D) 6,9·10–16 E) 3,6·1014

27.- Completa la siguiente proposición:«En un compuesto las sustancias simples o ele-mentos han .................... en sus propiedades y en una mezcla las sustancias han ................... sus propiedades».

01 02 03 04 05C C C E D

06 07 08 09 10 11 12 13D D C B C B D D

14 15 16 17 18 19 20 21D E B B E C A A

22 23 24 25 26 27 28 29B D E B E E D C

30 31 32 33E B E A

A) unido - separado

B) cambiado - cambiado

C) conservado - conservado

D) conservado - cambiado

E) cambiado - conservado

28.- Indica la veracidad (V) o falsedad (F) se-gún corresponda.

I. Las sustancias: elementos y compuestos; no se pueden descomponer en sustancias más simples mediante reacciones químicas.

II. El hidrógeno y el oxígeno gaseoso son elementos.

III. El agua y la sacarosa (azúcar) son com-puestos.

IV. El té cargado, las bebidas gasificadas y la sal yodada son mezclas.

A) FVFF B) VFVV C) VVVF

D) FVVV E) FFVV

29.- No es evidencia de un cambio químico:

A) Cambio de color.

B) Formación de un precipitado.

C) Evaporación de una sustancia líquida.

D) Desprendimiento de un gas.

E) Desprendimiento de calor.

30.- Definimos la densidad relativa de «A» respecto de «B», denotada por DA/B, como:

DD

DA BA

B/ =

Entonces, si se tiene 2 cuerpos «A» y «B» tal que la masa de «A» es el triple de «B» y su volumen es la cuarta parte del otro, ¿cuál será la densidad relativa de «A» respecto de «B»?

A) 0,75 B) 1,33 C) 4,9

D) 10,5 E) 12

31.- En una reacción nuclear, una masa de material radioactivo liberó 18·1020 ergios de energía. ¿Qué masa (en g) de este material hubo?

A) 1 B) 2 C) 3

D) 4 E) 5

32.- En un proceso de fisión nuclear, se ha li-berado 1,8·1021 ergios de energía. Determina la masa resultante, si inicialmente participa-ron 300 g de sustancia radioactiva.

A) 229 g B) 129 g C) 498 g

D) 398 g E) 298 g

33.- Un cuerpo de 1,73 g de masa se ace-lera hasta que alcance una velocidad de 75000 km/s. ¿Cuál es la masa (en gramos) del objeto en movimiento?

A) 1,78 B) 3,95 C) 2,42

D) 5,0 E) 3,63

a. química general estudia las leyes … gas, llamado en ocasiones vapor, no tiene volumen ni forma...

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