ing. felipe natividad santos quÍmica i cecyte 20 uruapan

Ing. Felipe Natividad Santos

QUÍMICA I

CECyTE 20 URUAPAN

INTRODUCCIÓNLa química estudia los materiales y los

cambios que experimentan.

Los principios químicos se aplican a todos los aspectos de nuestras vidas.

¡LA QUÍMICA ESTÁ EN TODAS PARTES!

Todo lo que puedes tocar, ver u oler contiene una o más

sustancias químicas

ESTUDIO DE LA QUÍMICA

MATERIAELEMENTO

S

ÁTOMOS

MOLÉCULA

S

COMPUEST

OS

ENERGÍA

DIVISIONES DE LA QUIMICAQuímica inorgánicaQuímica OrgánicaQuímica NuclearQuímica cuánticaFísico QuímicaQuímica DescriptivaQuímica aplicadaQuímica Analítica

Tarea

EL MÉTODO CIENTÍFICO

La observación y la experimentaciónson las claves de la ciencia

¿Por qué hacer observaciones y

realizar experimentos?

¿Por qué hacer observaciones y

realizar experimentos?

Para responder

preguntas

¿Por qué hacer observaciones y

realizar experimentos?

Para responder

preguntas

El método científico es un sistema empleado en la ciencia para responder preguntas.

El método consta de

8 etapas

1. Determinación del problema

1. Determinación del problema

Frecuentemente el problema

surge de una serie de observaciones iniciales

del investigador

2. Investigación bibliográfica

2. Investigación bibliográfica

Búsqueda de publicaciones sobre el tema para

ver si ha sido previamente investigado

2. Investigación bibliográfica

Búsqueda de publicaciones sobre el tema para

ver si ha sido previamente investigado

BibliotecasHemerotecasPublicaciones

científicas

UniversidadesOtros centros de

investigación…

Con frecuencia el método científico concluye aquí, ya que el problema ha sido previamente resuelto.

Si no se ha estudiado y resuelto el problema previamente, la investigación debe continuar.

3. Hipótesis

3. Hipótesis

Posible respuesta al problema

basada en la información disponible.

4. Experimentación

4. Experimentación

Para contrastar la hipótesis es necesario experimentar y realizar nuevas observaciones.

Los experimentos deben estar diseñados para

proporcionar una información útil y deben ser

reproducibles

5. Elaboración de un modelo o teoría

5. Elaboración de un modelo o teoría

Después de analizar los datos recolectados,se propone un modelo o teoría que explique todas

las observaciones.

6. Revisión de la teoría

6. Revisión de la teoría

Nuevos experimentos y observaciones permiten

comprobar que se cumplen las predicciones basadas en la teoría.

Estas observaciones adicionales pueden:

6. Revisión de la teoría

Estas observaciones adicionales pueden:

Probar que la teoría es correcta

6. Revisión de la teoría

Estas observaciones adicionales pueden:

Probar que la teoría es correcta

Hay que comunicar los resultados 7

6. Revisión de la teoría

Probar que la teoría es inexacta

Estas observaciones adicionales pueden:

6. Revisión de la teoría

Probar que la teoría es inexacta

Es necesario modificar la

teoría 5

Estas observaciones adicionales pueden:

6. Revisión de la teoría

Probar que la teoría es incorrecta

Estas observaciones adicionales pueden:

6. Revisión de la teoría

Probar que la teoría es incorrecta

Hay que plantear una nueva

hipótesis 3

Estas observaciones adicionales pueden:

6. Revisión de la teoría

7. Publicación de los resultados

7. Publicación de los resultados

Informando sobre la experimentación, las observaciones y la teoría. Los resultados deben ser honestos e

imparciales.

8. Verificación por otros investigadores

8. Verificación por otros investigadores

¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?

8. Verificación por otros investigadores

¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?

¿Pueden reproducirse los experimentos?

8. Verificación por otros investigadores

¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?

¿Pueden reproducirse los experimentos?

¿Obtienen las mismas conclusiones otras

investigaciones?

8. Verificación por otros investigadores

Si la respuesta a estas preguntas es sí, la teoría puede

ser aceptada.

¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?

¿Pueden reproducirse los experimentos?

¿Obtienen las mismas conclusiones otras

investigaciones?

8. Verificación por otros investigadores

Si la respuesta es no, serán necesarias nuevas

teorías para explicar el problema original.

¿Aprecian otros observadores las mismas cosas?

¿Pueden reproducirse los experimentos?

¿Obtienen las mismas conclusiones otras

investigaciones?

Todo esto no quiere decir que la ciencia tenga respuesta para todo –no es así–, en

cambio, la ciencia es una poderosa herramienta que nos ha permitido

comprender muchas cosas sobre el mundo y el universo que nos rodea.

Tarea

MATERIAMATERIAMATERIAMATERIA

La materia

Clasificación Sustancias puras

Mezclas

• Elementos• Compuesto

s

• Homogéneas• Heterogéne

as Propiedades de la materia Procesos o transformaciones físicas y químicas Separación de mezclas

Resumen Ejercicios

Homogéneas

Heterogéneas

Definición

Materia: Todo aquello que tiene dimensiones y ocupa un lugar en el espacio.

Una porción limitada de materia recibe el nombre de cuerpo o sistema material. Cuerpo material tiene límites propios y bien definidos Sistema material carece de morfología propia o sus

límites son imprecisos, ya sea por su naturaleza o por su extensión.

Cuerpos

Sistemas materiales

CLASIFICACIONES DE LA MATERIA

La materia = material físico del universo, todo lo que tenga masa y ocupe un espacio.

ESTADO FÍSICO

COMPOSICIÓN

Elemento

Compuesto

Sólido Líquido

Gas

Mezcla

Estados de la materiaGAS/VAPOR: no tiene volumen o forma fija. Ocupa el

volumen y toma la forma de su recipiente. Puede comprimirse o expandirse.

LÍQUIDO: Volumen definido independiente de su recipiente, no tiene forma definida. Toma la forma de la parte que ocupa del recipiente.

SÓLIDO: Forma y volumen definidos. PLASMA: El plasma son cationes, es decir átomos que han

perdido electrones y por lo tanto tienen su carga eléctrica positiva. Se encuentra p.ej. en la corona de las flamas y el sol.

CONDENSACION DE BOSE-EINSTEIN:los átomos se comportan como si fueran un gran átomo, lo que resulta en una nueva forma en que la materia puede agruparse

Estados de agregación de la materia

Elementos CompuestosMezclas

homogéneas(Disoluciones)

MezclasProcesos Físicos

Reacciones

Químicas

MezclasHeterogénea

s

Sustanciaspuras

Materia

Clasificación de la MateriaClasificación de la MateriaClasificación de la MateriaClasificación de la Materia

Oro en aguaOro Agua SalCloruro

ce sodio

Aleación

Composición

ELEMENTOS: Cada elemento se compone de sólo un tipo de átomo. No se descomponen en sustancias más simples. Se conocen 118 elementos.

COMPUESTOS: Sustancias que contienen 2 o más elementos. Contienen 2 o mas tipos de átomos.

MEZCLAS: La mayor parte de la materia consiste en mezclas de diferentes sustancias. Cada sustancia conserva su propia identidad química y sus propiedades. Puede ser HOMOGENEA (sal + agua) o HETEROGENEA (roca)

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Toda sustancia tiene un conjunto único de propiedades.Las propiedades pueden ser FÍSICAS o QUÍMICAS

PROPIEDADES FÍSICAS:

•Color•Olor •Densidad •Punto de fusión •Punto de ebullición •dureza

PROPIEDADES QUÍMICAS

Describen la forma en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otras sustancias.

•Inflamabilidad Propiedades Intensivas: Útiles para identificar las sustancias (temperatura y densidad)

Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de la muestra (masa y volumen)

Cambios físicos y químicosCAMBIO FÍSICO: Una sustancia cambia su apariencia

física pero no su composición. Ej. Evaporación del agua.

CAMBIO QUÍMICO: Llamado también reacción química. Una sustancia se transforma en otra químicamente diferente. Ej. Cuando el H arde con el aire experimenta un cambio químico, ya que se combina con el O y forma el H2O.

ACTIVIDAD: ¿Cuál de las siguientes es un cambio físico y cuál un químico?

a)Las plantas utilizan dióxido de carbono y agua para producir azúcar.

b)El vapor de agua en el aire, en un día frío forma escarcha.

Cuando se vierte nitrógeno líquido, este hierve vivamente al adquirir la temperatura ambiente.

Procesos físicos y químicosProcesos físicos y químicos

Procesos o cambios físicosProcesos o cambios físicos Procesos o cambios químicosProcesos o cambios químicosReacciones químicasReacciones químicas

En la naturaleza se producen gran variedad de cambios, como la dilatación de un metal, los cambios de estado del agua, la oxidación de algunos metales, el movimiento de los coches, ...

Las sustancias mantienen su naturaleza y sus propiedades esenciales, es decir, siguen siendo las mismas sustancias.

Las sustancias cambian su naturaleza, se transforman en otras distintas, que tienen propiedades diferentes.

La sacarosa (azúcar de mesa) reacciona con clorato de potasio formando nuevas sustancias, como esta extraña masa de carbono.

La ceniza que se crea en la hoguera es una sustancia distinta a la madera.

El balón de fútbol en movimiento sigue siendo un balón. La herrumbre que se forma en

la viga es una sustancia distinta al hierro.

En la fotosíntesis, las plantas producen oxígeno y nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua.

Ebullición de nitrógeno

La mantequilla, al derretirse, sigue

siendo mantequilla.

La botella rota sigue siendo de vidrio.

Reacción entre la sacarosa y el clorato potásico

Separación de Mezclas

Los componentes en una mezcla se pueden separar, aprovechando las diferencias en las propiedades de los componentes.

MÉTODOS DE SEPARACIÓNFiltración Sustancias que no son

solubles y se depositanDecantación Líquidos no misciblesSedimentación Sólidos en suspensión

en un líquidoExtracción Sustancias que se

encuentran disueltasDestilación Líquidos misciblesCromatografía Componentes de una

mezcla homogénea adhesión

UNIDADES DE MEDICIÓNPropiedades de la materia son cuantitativas (numéricas)Una medida siempre debe especificar las unidades (sistema métrico).Muy usadas las Unidades SI, tiene 7 unidades fundamentales:

Cantidad física

Nombre unidad

Abreviatura

Masa Kilogramo kg

Longitud Metro m

Tiempo Segundo s

Temperatura Kelvin K

Cantidad de sustancia

Mol mol

Corriente eléctrica

Ampere A

Intensidad luminosa

Candela cd

En el sistema métrico se usan PREFIJOS para indicar fracciones decimales o múltiplos de varias unidades.

Prefijo Abreviatura

Significado

Ejemplo

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

Mega M 106 1 megametro (Mm) = 1 x 106 m

Kilo k 103 1 kilómetro (km) = 1 x 103 m

Deci d 10-1 1 decímetro (dm) = 0.1 m

Centi c 10-2 1 centímetro (cm) = 0.01 m

Mili m 10-3 1 milímetro (mm) = 0.001 m

Micro µ 10-6 1 micrómetro (µm) = 1 x 10-6 m

Nano n 10-9 1 nanómetro (nm) = 1 x 10-9 m

Pico p 10-12 1 picómetro (pm) = 1 x 10-12 m

Femto f 10-15 1 fentómetro (fm) = 1 x 10-15 m

ACTIVIDAD: ¿Cuál de las siguientes cantidades es la más pequeña:

1 mg, 1 µg ó 1 pg?

Longitud: •Medida de la distancia.•La unidad SI fundamental para la longitud es el metro (m)

Masa: •Medida de la cantidad de material en un objeto.•La unidad SI fundamental para la masa es el kilogramo (kg)

Temperatura: •Medida del calor o frío de un objeto.•Escala Celsius (0°C = congelación y 100°C = ebullición del agua)•También se usan las escalas Kelvin (derivada del SI, no se usa símbolo °) y Fahrenheit.K = °C +

273.15K = °C + 273.15

°C = 5/9 (°F - 32)

°C = 5/9 (°F - 32)

°F = 9/5 (°C)+ 32

°F = 9/5 (°C)+ 32

Volumen: •La unidad SI para el volumen es la unidad SI para la longitud (m) elevada al cubo (m3).•En química se usan centímetros cúbicos (cm3), litro (l).•En laboratorio se mide el volumen con mayor precisión con jeringas, pipetas y buretas. También probetas graduadas y matraces volumétricos

Unidades derivadas del SI

Densidad: •Propiedad de la materia para caracterizar una sustancia.•Es la cantidad de masa por unidad de volumen de la sustancia.•Densidad de líquidos (g/cm3)•Densidad de sólidos (g/ml)•Peso y densidad no es lo mismo (1kg de aire tiene la misma masa que 1kg de hierro, pero el hierro ocupa un espacio más pequeño.

INCERTIDUMBRE EN LA MEDICIÓN

Números Exactos:

•1 docena de huevos = exactamente 12 huevos•1 kg = exactamente 1000 g•1 m = exactamente 100 cm•Pueden resultar del conteo (# de personas en un salón)

Números Inexactos:

•Se obtienen de mediciones•Siempre existe incertidumbre en las cantidades medidas.•Existen errores de equipo y errores humanos.

Precisión y Exactitud

Se utilizan para explicar las incertidumbres de los valores medidos.

PECISIÓN Medida de qué tanto coinciden las mediciones individuales entre sí.

EXACTITUD Se refiere a qué tanto coinciden las mediciones individuales con el valor correcto o “verdadero”

Cifras SignificativasCualquier dígito diferente de cero es significativo.

1234.56 6 cifras significativas

Ceros entre dígitos distintos de cero son significativos.1002.5 5 cifras significativas

Ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos.000456 3 cifras significativas

Si el número es menor que uno, entonces únicamente los ceros que están al final del número y entre los dígitos distintos de cero son significativos.0.01020 4 cifras significativas

A mayor número de cifras significativas, mayor es la

certidumbre de la medición.

Relación de las cifras significativas con la

incertidumbre en la medición

Tiene 2 cifras significativas (Mayor incertidumbre)

La incertidumbre está en la primera posición decimal.

La masa podría ser cualquiera entre 3.9 y 4.1 g.

Se puede representar por 4.0 0.1g

4.0 g

4.0 g

4.00 g

4.00 g

Tiene 3 cifras significativas (Menor incertidumbre)

La incertidumbre está en la seguda posición decimal.

La masa podría ser cualquiera entre 3.99 y 4.01 g.

Se puede representar por 4.00 0.01g

Cifras Significativas en Cálculos

Suma y Sustracción: El número de cifras significativas a la derecha del punto decimal en la suma o la diferencia es determinada por el número con menos cifras significativas a la derecha del punto decimal de cualquiera de los números originales.

6.2456 + 6.2 = 12.4456 redondeado a 12.4

Multiplicación y División: El número de cifras significativas en el producto final o en el cociente es determinado por el número original que tenga la cifras significativas mas pequeño.

2.51 x 2.30 = 5.773 redondeada a 5.772.4 x 0.000673 = 0.0016152 redondeado a

0.0016