29/03/2014*Universidad de Aconcagua

Qumica General IntroduccinTema:- Herramientas de la qumica -Clasificacin y Propiedades de la Materia

Profesora: Sra. Juana Figueroa Sotelo

29/03/2014*

Unidad 1: HERRAMIENTAS PARA EL ESTUDIO DE LA QUIMICAAlgunas definiciones fundamentales

El mtodo cientfico

Mediciones en el estudio cientfico

Incertidumbre en las mediciones y cifras signi- ficativas

*Algunas definiciones fundamentalesMateria: cualquier cosa que tenga masa y volumen (todo lo que est en el universo)

La materia se presenta en tres formas fsicas llamadas estados de la materia: gaslquidoslido

26/03/2014*

partculas muy separadas, desordenadas Gas en movimiento catico llenan todo el espacio (sin forma propia)

partculas juntas, con algn ordenLquidose mueven pocose adapta al recipiente pero forma superficiepartculas muy juntas, orden perfectoSlidono se mueventienen forma propia.

26/03/2014*La materia tiene propiedades. Propiedades: son las caractersticas que dan a cada sustancia su identidad nica.

Se distinguen dos tipos de propiedades:fsicasqumicas

26/03/2014*Propiedades fsicas: son las que la sustancia tiene por s misma.Ej: densidad, color, volumen, conductividad trmica, punto de fusin,

Propiedades qumicas: son las que presenta una sustancia a medida que cambia o que interacta con otra sustancia.Ej: corrosividad, inflamabilidad, reactividad frente a cido,

26/03/2013*Las propiedades pueden ser:Extensivas: dependen de la cantidad de materia. Ej: masa, volumen, energaIntensivas: no dependen de la cantidad de materia. Ej: densidad, temperatura

Unidad 1*La materia experimenta cambios de estado.

Los cambios de estado pueden ser:

- cambios fsicos

- cambios qumicos

Unidad 1*Cambio fsico: alteracin de la forma fsica de una sustancia, (no cambia su composi- cin, conserva su identidad)

Cambio qumico: ocurre cuando una o ms sustancias se convierten en otra u otras sustancias, hay cambio de identidad. El cambio qumico se denomina reaccin qumica.

Unidad 1*Determine si el cambio de estado que se describe corresponde a cambio fsico o a cambio qumico:

En una noche hmeda de invierno se forma escarcha a medida que la temperatura baja.FsicoCrece una planta una siembra que se riega y fertiliza.QumicoUn artesano talla una silla a partir de un madero.FsicoSe prepara un huevo duroQumico

Unidad 1*Y stos?

Un tenedor se deslustra (empaa) en el aire.

Cuando se calienta yodo slido se desprenden vapores de yodo de color prpura.

Una chispa enciende vapores de gasolina en un cilindro de un automvil.

Se forma una costra en una herida.

Se come una manzana.

Unidad 1*Clasificacin de la materia:se llamanSOLUCIONES

Unidad 1*Sustancia pura: materia cuya composicin es fija (nica).

Puede ser un elemento. Puede ser un compuesto.

Unidad 1*Elemento: Es el tipo de materia ms simple con propiedades fsicas y qumicas nicas.

Existen: 89 elementos naturales 20 elementos sintticos Se clasifican en : Metales (78 %) No metales (10 %) Semimetales (7 %) Gases nobles (5 %)

Unidad 1*Compuesto: Materia constituida por dos o ms elementos (diferentes) unidos qumicamente en proporciones fijas de masa.para amonaco: para dixido de carbono:

Unidad 1*Mezcla: dos o ms sustancias (elementos y/o compuestos) que estn fsicamente mezclados. Los componentes de una mezcla pueden variar su proporcin en masa, esto es, la composicin de una mezcla es variable. Los componentes de una mezcla pueden ser separados por mtodos qumicos o por mtodos fsicos.

Unidad 1*Mezcla homognea: composicin idntica en cualquier punto de ella. No es posible distinguir los componentes entre s. Se denomina solucin.

Mezcla heterognea: composicin puede variar de un punto a otro de la mezcla. Es posible distinguir los componentes.

Unidad 1*Las partculas ms pequeas que forman la materia, para efectos del estudio de la QUMICA son: tomo

Molcula

Ion

Unidad 1*Los tomos son neutros. Hay tantas clases de tomos como nmero de elementos existen (109).

Las molculas son agrupaciones de tomos iguales o diferentes. Las molculas son neutras.

Los iones son tomos o agrupaciones de tomos que han adquirido carga elctrica.

Los elementos estn formados por una sola clase de tomos, pero stos en algunos casos estn agrupados formando molculas.

Unidad 1*

Unidad 1: HERRAMIENTAS PARA EL ESTUDIO DE LA QUIMICAAlgunas definiciones fundamentales

El mtodo cientfico

Mediciones en el estudio cientfico

Incertidumbre en las mediciones y cifras signi- ficativas

Unidad 1*El mtodo cientficoProceso flexibe de pensamiento y pruebas creativas orientadas a descubrimientos objetivos y verificables de cmo funciona la naturaleza.Conduce a la formulacin de un MODELO (TEORIA)

Unidad 1*ObservacionesHiptesisExperimentacinModelo (Teora)Experim. posterioresEl enfoque cientfico para comprender la naturaleza consta de las siguientes etapas:

Unidad 1*Observaciones: sobre hechos que se desean explicar, cuali y cuantitativas => datos.

Hiptesis: es una propuesta tentativa que se hace para explicar las observaciones. Debe ser comprobable => obliga a hacer experimentos.Experimentacin: relaciona las ideas con la hiptesis y la naturaleza. Los resultados experimentales ponen a prueba la hiptesis => mantenerla, modificarla, rechazarla.

Modelo (o Teora): conjunto de suposiciones concep- tuales que explican los datos experimentales acumu-lados. Permite predecir fenmenos relacionados.

Experimentos posteriores: prueban predicciones basadas en el modelo.

26/03/2014*Un modelo no es una representacin exacta de la naturaleza; es una versin simplificada.Las investigaciones posteriores permiten mejorar el modelo o alterarlo para explicar nuevos hechos.Un modelo es vlido hasta que experimentos demuestren inconsistencias.

Como resultado de las OBSERVACIONES, los fenmenos naturales, medidos y que son universal- mente consistentes pueden ser propuestos como LEY.

26/03/2014*Mediciones en el estudio cientficoEn el estudio experimental de un sistema es necesario realizar mediciones cuantitativas.

Las mediciones corresponden a propiedades fsicas del sistema.

Un comit internacional se encarg de establecer un sistema mtrico revisado y aceptado por los cientficos a nivel mundial:

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

SI

Unidad 1*Caractersticas generales de la unidades SIConsta de 7 unidades bsicas, c/u corresponde a una cantidad fsica.

Todas las restantes unidades son derivadas, corresponden a combinaciones de las bsicas.

Las unidades bsicas del sistema SI son: masa, longitud, tiempo, temperatura, corriente elctrica, cantidad de sustancia, intensidad luminosa

Unidad 1*Unidades bsicas SI

Cantidad fsica(dimensin)Nombre de la unidadSmbolo de la unidadMasa kilgramo kgLongitud metro mTiempo segundo sTemperatura kelvin KCorriente elctrica amper ACantidad de sustancia mol mol Intensidad luminosa candela cd

26/03/2014*Ejemplos de unidades derivadas SI:Para DENSIDAD:

La unidad SI para ENERGIA es:

Para PRESION:

Unidad 1* En ciertas ocasiones es necesario manejar equivalencias comunes entre SI y otros sistemas de unidades.

Ejemplos:

Longitud: pulgada (in), pie (ft), yarda (yd), milla (mi)

Volumen: litro (L), galn (gal)

Masa: libra (lb)

Temperatura: grado Celcius (C), grado Fahrenheit (F)

Unidad 1*ProblemaLa fibra ptica que se utiliza en comunicaciones de redes computacionales tiene masa 1,19 10-3 lb/m. Con un cable de esta fibra ptica que consta de 6 hebras, se desea conectar dos puntos que distan 8,85103 km entre s, (distancia aproximada entre Nueva York y Pars). Cul es la masa de cable que se necesita? Exprsela en kg.

Unidad 1*

Solucin:

Unidad 1*Relacin entre escalas de TEMPERATURA:

K C F0-273,15? tarea273,150373,1510032212100 K180F100 CTamao grado K = tamao grado C > tamao de grado F

Unidad 1*Conversin entre K, C y F:

T(K) = T(C) + 273,15

T(K) = ? T(F) Tarea

Unidad 1*ProblemaLa temperatura corporal de un nio, medida con untermmetro en escala Farenheit, es T = 101,7 F.Tiene fiebre el nio?Si se hubiese utilizado un termmetro en escala Kelvin, qu valor de temperatura se hubiese ledo?

Unidad 1*Equivalencias entre algunas unidades comunes:1 Angstrom = 10-10 m = 0,1 nm1 pulgada = 2,54 cm

1 L = 10-3m3 = 1dm31 galn = 3,785 L

1 libra = 453,6 g

1 atm = 1,01325 x 105 Pa = 760 torr = 760 mmHg = 1,01325 bar

Unidad 1*Es necesario conocer el orden de magnitud de algunas cantidades.

Orden de magnitud se refiere a la potencia de 10 del valor de una propiedad, expresada en una determinada unidad.

Ejemplos: Si m = 3,6 x 104 kg, su orden de magnitud es 104 kg. Si P = 0,0000276 Pa, su orden de magnitud es 10-5 Pa.

26/03/2014*MAGNITUDES

Unidad 1*Prefijos decimales comunes:

PrefijosmbolonmeroNotacin exponencialEjemplo con m teragigamegakilohectodeca-decicentimilimicronanopicofemtoTGMkhda-dcmmnpf1 000 000 000 000 1 000 000 000 1 000 000 1 000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 0,000 001 0,000 000 001 0,000 000 000 001 0,000 000 000 000 0011012109 10610310210110010-110-210-310-610-910-1210-151 Tm = 1012 m1 Gm = 109 m1 Mm = 106 m

1 mm = 10-3 m1 mm = 10-6 m1 nm = 10-9 m

Unidad 1*Para expresar valores: muy grandes muy pequeos debe utilizarse la notacin cientfica.

Ejemplo:

V = 0,00055 m3 => V = 5,5 x 10-4 m3

Unidad 1*Cifras significativasNo es posible medir algo exactamente o conocer una cantidad con absoluta certeza.

Cada medicin que se hace incluye cierta incertidumbre.

La eleccin del instrumento para una medicin depende de cunta incertidumbre es aceptable en una situacin dada.

Unidad 1*Ejemplo: Al comprar manzanas por kilogramo es per-fectamente aceptable una balanza cuya escala mida hasta 0,1 kg (mnimo).

As, una medida en esa balanza puede ser: 2,0 0,1 kg 0,1 kg expresa la incertidumbrey esta incertidumbre significa que las manza- nas pesan entre 1,9 kg y 2,1 kg

Unidad 1*Las cifras (dgitos) que se obtienen de una medicin estn determinadas por la incertidumbre del instrumento utilizado.

Si las mismas manzanas se pesaran en una balanza cuya escala permite leer hasta 0,01kg, el resultado podra ser: 2,03 0,01 kg lo que indicara que la medida est entre 2,02 kg y 2,04 kg.

Unidad 1*Definicin

Cifras significativas: son todos los dgitos que tienen significado en una cantidad medida o calculada.

Todo valor debe ser escrito slo con las cifrassignificativas.

Unidad 1*En el ejemplo de las manzanas:

El valor de la medicin hecha en la:

- primera balanza tiene DOS CIFRAS SIGNIFICATIVAS: 2,0 kg- segunda balanza tiene TRES CIFRAS SIGNIFICATIVAS: 2,03 kg

Mientras mayor es el nmero de cifras significativas menor es la incertidumbre de la medida.

26/03/20134*Cules cifras son significativas?Todos los dgitos, contados de izquierda a derecha, desde el primer dgito distinto de cero son cifras significativas.Ejemplos:45,6789 g 45,6089 g 6 cs 6 cs 45,67890 g 0,0031 L 7 cs 2 cs 0,0031 L 0,010203 kg 2 cs 5 cs 0,010203 kg 0,01020300 kg 5 cs 7 cs

26/03/2014* ms ejemplos 500 g500 g

500 g 1 cs 500 g 3 cs

5,00 x 102 g 3 cs

5,0 x 102 g 2 cs

5 x 102 g 1 cs400500600499 500501502498

Unidad 1*Cmo se establecen las cs ?En sumas y restas: el resultado debe tener tantas cs despus del punto decimal como el sumando que tiene menor nmero de cs decimales.Ejemplo:756,230 torr 3 cs despus de la coma+ 15,9 torr 1 cs despus de la coma721,130 torr debe tener 1cs despus de la comaPor lo tanto es necesario redondear el resultado a 721,1 torr

Unidad 1*En multiplicacin y divisin: el producto o el cociente resultante debe tener tantas cs como el factor que tiene menor nmero de cs. (Este factor no debe ser una constante).

Ejemplo:

5,387 m x 0,25 m x 1,06 m = 1,427555 m3El resultado debe tener 2 cs, ya que 0,25 es el el factor que menos cs tiene, luego debe informarse: 1,4 m3

Unidad 1*El resultado se debe informar con 4 cs, debido a que de todos los nmeros involucrados en la opreacin el que tiene menor nmero de cs tiene 4. Dese cuenta que el nmero 3 es una constante.

La respuesta correcta es: 28,21 m2Ejemplo:La siguiente expresin corresponde al clculo de la terceraParte de la superficie de un rectngulo de lados 12,30 m y6,881 m:

Unidad 1*Cmo se redondea?Se eliminan los dgitos que siguen al dgito que se debe conservar siempre que sean menores que 5; 50; 500; 5000 etc.

Ej redondear el nmero 4,3123 a: 2 cs despus de la coma: 4,313 cs despus de la coma: 4,312

Unidad 1*Si el dgito que sigue al que debe mantenerse es mayor que 5, entonces se incrementa en una unidad el dgito que lo precede.

Ejemplo: redondear 0,2865 a 2 cs0,29Si el dgito que sigue al que debe mantenerse es igual a 5, entonces el dgito anterior: se mantiene si es parse incrementa en una unidad si es impar Ejemplos: redondear 145,85 a 1 cs despus de la coma 145,8 redondear 145,35 a 1 cs despus de la coma 145,4

26/03/2013*Problema.La masa de una muestra de metal es 68,000 g y su volumen es 5 cm3. Determine la densidad del metal en g/cm3.(Debe escribir su resultado con el nmero de cifras significativas que le permiten los datos).

26/03/2013*Solucin.De acuerdo a los datos dados, la densidad debe escribirse con:1 csLa respuesta correcta es:rmetal = 1x10 g/cm3

26/03/2014*Si en el problema anterior el volumen del metal hubiese sido 5,0 cm3, cul sera el valor correcto para la densidad del metal?

Resuelva, compare, obtenga conclusiones.

**