UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABI INSTITUTO DE CIENCIAS BASICAS DEPARTAMENTO DE QUIMICA QUIMICA Y LAB. I CATEDRATICA ING. LARISSA SACOTO PALACIOS OCTUBRE FEBRERO 2014 - 2015

UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABI INSTITUTO DE CIENCIAS BASICASDEPARTAMENTO DE QUIMICA QUIMICA Y LAB. I

CATEDRATICAING. LARISSA SACOTO PALACIOS

MAYO - SEPTIEMBRE2015

Ing. Larissa Sacoto UNIDAD IDEFINICIONES BSICAS:Materia.Masa y pesoSustancias y mezclasPropiedades fsicas y qumicas.tomos y molculasElementos y compuestos

Ing. Larissa Sacoto INTRODUCCIONLa qumica es una ciencia activa y en continuo crecimiento; tiene una importancia fundamental para nuestro mundo, tanto en el mbito de la naturaleza como de la sociedadEl estudio de la qumica empezara en un nivel macroscpico, en el cual se puede observar y medir los materiales de los que esta formado el universo

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a) Parte final de un equipo secuenciador del ADN, cada carril muestra la secuencia que se obtiene de muestras separadas de ADN. b) Celdas fotovoltaicas. C) Una oblea de silicio en proceso de fabricacin. D) la hoja de la izquierda proviene de una planta de tabaco que no se someti a modificacin gentica y se expuso a la accin de los gusanos del tabaco Ing. Larissa Sacoto Ing. Larissa Sacoto Ing. Larissa Sacoto

La MATERIA es cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa. La materia es cualquier cosa que se puede ver y tocar o no. As, cada cosa del universo tiene una relacin QUIMICA

Los qumicos distinguen varios subtipos de materia segn su composicin y propiedades. La clasificacin de la materia comprende las sustancias , las mezclas, los elementos y los compuestos, as como los tomos y las molculas.Ing. Larissa Sacoto

Ing. Larissa Sacoto ESTADOS DE LA MATERIALa materia se presenta en 4 estados fundamentales: Gaseoso, lquido, slido y plasma. Cada estado puede distinguirse fcilmente por su comportamiento en cuanto a forma y volumen.

Los gases: No tienen ni volumen ni formas propios, sino que uno y otro dependen del recipiente en que se encuentren.

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Ing. Larissa Sacoto 11Masa y peso

La MASA es una medida de la cantidad de materia en un objeto, mientras que el PESO, desde el punto de vista tcnico, es la fuerza que ejerce la gravedad sobre el objeto.

Ing. Larissa Sacoto Sustancias y mezclas

SUSTANCIA es una forma de materia que tiene una composicin definida (constante) y propiedades caractersticas por ejemplo el agua, el amoniaco, el azcar, el oro y el oxigeno.Pueden diferenciarse entre si por su apariencia, olor, sabor y otras propiedades.

MEZCLA es una combinacin de dos o mas sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades caractersticas. Por ejemplo el aire, las bebidas gaseosas, la leche y el cemento.Ing. Larissa Sacoto Propiedades fsicas y qumicasLas sustancias se caracterizan por sus propiedades su composicin. El color, punto de fusin y punto de ebullicin son propiedades fsicas. UNA PROPIEDAD FISICA se puede medir y observar sin que cambie la composicin o identidad de la sustancia.

Ing. Larissa Sacoto Ing. Larissa Sacoto ATOMOS Y MOLECULAS

Ing. Larissa Sacoto FACTORES DE CONVERSIN

EJEMPLOS

EJERCICIOS PROPUESTOSEJEMPLO PRACTICO A: Para determinar la densidad del tricloroetileno, un liquido que se usa para desengrasar componentes electrnicos, se pesa un matraz vaco (108,6 g). Despus se llena con 125 m i de tricloroetileno y se obtiene una masa total de 291,4 g. .Cual es la densidad del tricloroetileno en gramos por mililitro?

EJEMPLO PRACTICO B: Supngase que, en lugar de la barra cilndrica del Ejemplo 1.2, se desea preparar una esfera de cobre de 1,000 kg (d = 8,96 g/cm3). .Cual debe ser el radio de la bola?EJEMPLO PRACTICO A: Una probeta contiene 33,8 mL de agua. Se introduce una piedra de masa 28,4 g y el nivel del agua se eleva a 44,1 mL. .Cual es la densidad de la piedra?

EJEMPLO PRACTICO B: En la situacin de la fotografa, cuando un cubo de hielo se funde completamente, .se derramara el agua del recipiente, bajara el nivel del agua o permanecer inalterado?

REACTIVOSLa pureza de los reactivos es fundamental para la exactitud que se obtiene en cualquier anlisis. En el laboratorio se dispone de distintos tipos de reactivos.

Reactivos SolidosSoluciones Diluidas.Reactivos Lquidos Ing. Larissa SacotoClasificacinEn el laboratorio de anlisis se utilizan reactivos de calidad analtica que se producen comercialmente con un alto grado de pureza. En las etiquetas de los frascos se relacionan los lmites mximos de impurezas permitidas por las especificaciones para la calidad del reactivo o los resultados del anlisis para las distintas impurezas. Ing. Larissa SacotoReactivos para anlisis (PA):Son aquellos cuyo contenido en impurezas no rebasa el nmero mnimo de sustancias determinables por el mtodo que se utilice.

Reactivos Pursimos:Son reactivos con un mayor grado de pureza que los reactivos para anlisisReactivos especiales:Son reactivos concalidades especficas para algunas tcnicas analticas, como cromatografa lquida (HPLC), espectrofotometra (UV)

Ing. Larissa SacotoHay reactivos que tienen caractersticas y usos especficos como los reactivos calidad patrn primario,que se emplean en las tcnicas volumtricas, olospatrones de referencia.Ing. Larissa SacotoEtiquetado de los reactivosTodo envase de reactivos debe llevar obligatoriamente, de manera legible e indeleble, una etiqueta bien visible que contenga las distintas indicaciones que se muestran en las siguientes figuras:Ing. Larissa SacotoETIQUETA PARA UN REACTIVO SLIDO

Ing. Larissa SacotoETIQUETA PARA UN REACTIVO LQUIDO

Ing. Larissa SacotoPICTOGRAMAS DE PELIGROSIDAD

Ing. Larissa SacotoFrases S.Consejos de prudencia relativos a las sustancias peligrosasS3. Consrvese en lugar frescoS22. No respirar el polvoS29. No tirar los residuos por el desageS50. No mezclar con (especificar producto)..Frases R.Riesgos especficos atribuidos a las sustancias peligrosasR1. Explosivo en estado secoR10. InflamableR23. Txico por inhalacinR38. Irrita la piel.Ing. Larissa SacotoManejo de reactivosAl trabajar con cualquier reactivo se deben tomar todas las precauciones necesarias para evitar la contaminacin accidental del mismo. Para ello han de seguirse las siguientesreglas:

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Escogerel grado del reactivo apropiado para el trabajo a realizar, y siempre que sea posible, utilizar el frasco de menor tamao.Ing. Larissa Sacoto

Tapar inmediatamente el frasco una vez extrado el reactivo, para evitar posibles confusiones con otros frascos.

Ing. Larissa SacotoIng. Larissa SacotoEvitar colocar los frascos destapados en lugares en que puedan ser salpicados por agua u otros lquidos.

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Nunca devolver al frasco original cualquier exceso de reactivo o de disolucin.

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Mantener limpios y ordenados los estantes de reactivos y las balanzas. Limpiar inmediatamente cualquier salpicadura.Ing. Larissa Sacoto

Rotular cualquier disolucin o frasco de reactivo cuya etiqueta original se haya deteriorado.

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PRACTICA N 1DETERMINACION DE DENSIDAD DE LIQUIDOS Y SOLIDOS

Ing. Larissa Sacoto OBJETIVOS Determinar la densidad de algunos slidos utilizando tres mtodos diferentes. Discutir, a partir de los resultados experimentales, cul de los mtodos es el ms exacto para medir la densidad de slidos. Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un slido.Ing. Larissa Sacoto Materiales y equipo Metales: Fe, Cu, Al, Pb, bronce

Balanza Probeta Regla graduada Calibrador o VernierIng. Larissa Sacoto Procedimiento1 Determinacin de la densidad por el mtodo geomtricoConsiste en pesar el slido (ws) y medir sus dimensiones (si tiene una forma geomtrica regular). Si se trata de un paralelippedo, el volumen corresponde al producto:V = a x b x c Dondea, b, ccorresponden a las dimensiones.Si el objeto es cilndrico V =r2h, siendo r=radio h= la altura

V = 4/3 r3si el objeto es esfrico.Utilizar la regla y el Vernier para tomar los datos de las dimensiones de cada slido. Con los datos obtenidos se puede calcular la densidad.

Ing. Larissa Sacoto Tabla 1 Datos para determinar la densidad por el mtodo geomtrico

DimensionescilindroparalelippedoSlidows(g)r (cm)h (cm)a (cm)b (cm)c (cm)V (cm3)FeCuAlPbBronceIng. Larissa Sacoto 2.-Determinacin de la densidad por el mtodo de la probetaEl slido se sumerge con cuidado y completamente en una probeta que contiene un volumen exacto de agua (Vo). Luego se lee cuidadosamente el volumen final (Vf). El volumen del slido corresponde a la diferencia:V=V=Vf-Vocon los datos obtenidos se puede determinar la densidad.

Ing. Larissa Sacoto Datos para determinar la densidad por el mtodo de la probetaSlidoVo(cm3)Vf (cm3)V = V (cm3)FeCuAlPbBronceIng. Larissa Sacoto Ing. Larissa Sacoto Determinacin de la densidad por el principio de ArqumedesSe pesa un vaso de precipitados (en su lugar puede usarse un recipiente plstico) parcialmente lleno de agua (wb). Luego se ata el slido con un hilo delgado y se suspende en el beaker con agua tal como se ilustra en la figura. Asegurarse de que el slido no toque las paredes del vaso. Se obtiene el peso del sistema y se anota su peso como wT.

51Ing. Larissa Sacoto La cuerda sostiene el peso del slido pero no anula el empuje, de tal manera que wTes igual al peso del recipiente con agua ms el empuje (peso del agua desalojada por el slido, wdes). Anlogamente a la ecuacin.

E=wdes=wT- wb= VdL

Teniendo en cuenta la ecuacin anterior, la densidad se puede calcular a partir de la expresin:

donde, si el lquido es agua,dLcorresponde a 1.00 g/mL.

Datos para determinar la densidad por el principio de Arqumedes

SlidowT(g)wb(g)E = wT wb(g)FeCuAlPbBronceIng. Larissa Sacoto 53Ing. Larissa Sacoto Clculos y resultadosCon base en los datos obtenidos, preparar la tabla.

Densidades obtenidas por los diferentes mtodos

Slidod reportada(g/cm3)d geometra(g/cm3)d probeta(g/cm3)d Arqumedes(g/cm3)FeCuPbBronce------Ing. Larissa Sacoto Discusin y conclusionesComparar los resultados obtenidos en cada mtodo con el valor de la densidad reportada. Cul de los mtodos utilizados dio resultados ms exactos? Establecer las posibles causas de los errores y cmo stos influyen para que un mtodo sea ms recomendable que otro.

Ing. Larissa Sacoto PreguntasSi el volumen ( V) desplazado por el slido en la probeta es muy pequeo, recomendara este mtodo para medir la densidad del slido? Por qu debe suspenderse el slido de una cuerda para determinar su densidad mediante el mtodo de Arqumedes?

Se afecta apreciablemente la densidad de un slido si se modifica la presin atmosfrica? La temperatura? Qu es el bronce?.

Ing. Larissa Sacoto TAREASUn anillo oro de14 kilatestiene un peso de 1.80 g. Determinar la densidad del anillo y su composicin en peso si se considera que adems de oro contiene plata. (Nota: un anillo de oro puro se dice que es de 24 kilates).

Cierta aleacin de aluminio y cobre contiene un 32% de Cu. Con cuntos gramos de aluminio se preparan 73 g de aleacin? Cul es la densidad de dicha aleacin?

Un recipiente de vidrio pesa 25.60 g estando vaco y 35.55 g cuando se llena con agua a 20 C. La densidad del agua a esta temperatura es de 0.998 g/cm3. Cuando se colocan 10.20 g de municiones de plomo en el recipiente y se llena ste nuevamente con agua a 20 C, resulta un peso total de 44.83 g. Cul es la densidad del plomo?

Considerar que el bronce utilizado en el experimento es una mezcla de cobre y estao. Determinar el porcentaje en peso de cada metal a partir de los datos experimentales obtenidos

Ing. Larissa Sacoto UNIDAD II

ATOMOS MOLECULAS E IONES

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A continuacin describiremos las evidencias fsicas que conducen a la descripcin moderna del tomo nuclear, en el que los protones y neutrones se encuentran dentro de un ncleo rodeados por los electrones en el espacio que rodea a este ncleo.59Ing. Larissa Sacoto

Los primeros descubrimientos Qumicos y la teora atmicaLa qumica se ha desarrollado desde hace mucho tiempo aunque los que la utilizaban estuvieron mucho mas interesados en sus aplicaciones que en sus principios fundamentales.60Ing. Larissa Sacoto

Los altos hornos para la extraccion del hierro a partir de minerales de hierro aparecieron muy pronto, hada el ano 1300 d. C. y algunos productos quimicos importantes, como el acido sulfurico (aceite de vitriolo), acido nitrico (agua fuerte) y sulfato de sodio (sal de Glauber) ya eran bien conoddos y utilizados hace dentos de anos.61Ing. Larissa Sacoto ACIDO SULFURICO (aceite de vitriolo),

Ing. Larissa Sacoto Acido ntrico (agua fuerte)

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sulfato de sodio (sal de Glauber) Ing. Larissa Sacoto YA FINALES DEL SIGLO XVIII

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Ing. Larissa Sacoto Sin embargo, no puede dudarse que la qumica entra en la edad moderna hasta que se explica el proceso de combustin. En esta seccin analizamos la relacin directa entre la explicacin de la combustin y la teora atmica de Dalton.

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68Ing. Larissa Sacoto 1.- Ley de la Conservacin de la masaEl proceso de combustin (algo que arde) nos resulta tan familiar, que es difcil darse cuenta de que supuso un difcil enigma para los primeros cientficos. En 1774, Antoine Lavoisier (1743 - 1794) realizo un experimento calentando un recipiente de vidrio cerrado que contena una muestra de estao y aire.

Ing. Larissa Sacoto Realizo un experimento calentando un recipiente de vidrio cerrado que contena una muestra de estao y aire. Encontr que la masa antes del calentamiento (recipiente de vidrio + estao + aire) y despus del calentamiento (recipiente de vidrio + estao calentado + el resto de aire), era la misma.

Ing. Larissa Sacoto La masa total de las sustancias presentes despus de una reaccin qumica es la mismaque la masa total de las sustancias antes de la reaccin.Experimentos como este demostraron a Lavoisier que el oxigeno del aire es esencial para la combustin y le llevaron a formular la ley de conservacin de la masa:

Ing. Larissa Sacoto APLICACIN DE LA LEY DE CONSERVACION DE LA MASAIng. Larissa Sacoto EJERCICIO

Se quema una muestra de 0,455 g de magnesio en presencia de 2,315 g de gas oxigeno y el nico producto es oxido de magnesio. Despus de la reaccin no queda magnesio, y la masa de oxigeno sin reaccionar es 2,015 g Qu masa de oxido de magnesio se produce?Ing. Larissa Sacoto TAREA PARA LA CASA

Una muestra de 0,382 g de magnesio reacciona con 2,652 g de gas nitrgeno. El nico producto es nitruro de magnesio. Despus de la reaccin la masa de nitrgeno sin reaccionar es 2,505 g. .Que masa de nitruro de magnesio se produce?

Una muestra de 7,12 g de magnesio se calienta con 1,80 g de bromo. Se consume todo el bromo, y el nico producto es 2,07 g de bromuro de magnesio. .Que masa de magnesio permanece sin reaccionar?

Ing. Larissa Sacoto LEY DE LA COMPOSICION CONSTANTETodas las muestras de un compuesto tienen la misma composicin, es decir, las mismas proporciones en masa de los elementos constituyentes.Ing. Larissa Sacoto Para ver como se cumple la ley de la composicin constante, considere el compuesto agua. H agua contiene dos tomos de hidrogeno (H) por cada tomo de oxigeno (O), un hecho que puede representarse simblicamente por una formula qumica, la conocida formula.H20 Ing. Larissa Sacoto

Ing. Larissa Sacoto EJEMPLOCuando reaccionan 0,455 g de magnesio con 2,315 g de oxigeno, se obtienen 0,755 g de oxido de magnesio. Calcule la masa de magnesio contenida en una muestra de 0,500 g de oxido de magnesio.Ing. Larissa Sacoto EJEMPLO PRACTICO A: .Que masas de magnesio y oxigeno deben reaccionar para obtener exactamente 2,000 g de oxido de magnesio?

EJEMPLO PRACTICO B: .Que sustancias estn presentes, y cuales son sus masas, despus de la reaccin entre 10,00 g de magnesio y 10,00 g de oxigeno?Ing. Larissa Sacoto La teora atmica de DaltonEn el periodo desde 1803 hasta 1808, John Dalton, un maestro ingles, utilizo las dos leyes fundamentales de las combinaciones qumicas que acabamos de describir, como base de una teora atmica. Su teora se baso en tres supuestos.

Ing. Larissa Sacoto Cada elemento qumico se compone de partculas diminutas e indivisibles denominadas tomos. Los tomos no pueden crearse ni destruirse durante una transformacin qumica.

Ing. Larissa Sacoto Todos los tomos de un elemento son semejantes en masa (peso) y otras propiedades, pero los tomos de un elemento son diferentes de los del resto de los elementos.

Ing. Larissa Sacoto En cada uno de sus compuestos, los diferentes elementos se combinan en una proporcin numrica sencilla: por ejemplo, un tomo de A con un tomo de B (AB), o un tomo de A con dos tomos de B (AB2).EJEMPLOS DE FORMULAS EMPIRICAS Y MOLECULARES

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Ing. Larissa SacotoMASA MOLARUnidad del SI que sirve para expresar la relacin constante entre a masa y la cantidad de una sustanciaUSOCalcular el numero de molculas y tomosSu valor numrico coincide con el de masa pero expresada en g/molNMERO DE AVOGADRONmero de partculas que hay en un mol y es 6.023 X 1023Se lo ha elegido para determinar la masa que tiene un mol de cualquier sustancia, solamente hay que multiplicar la Masa Real. x Numero de Partculas que hay en un molMOLCULAPartcula + pequea, representa todas la propiedades fsicas y qumicas de la materiaFormada por dos o ms tomos unidos por enlaces qumicosSus tomos se mantienen unidos gracias a que comparten o intercambian electronesSus tomos pueden ser iguales o distintos.HHOSe utilizan para expresar las composicin de las molculas y compuestos inicos por medio de smbolos qumicosFRMULAS QUMICASTIPOSFrmula MolecularFrmula EmpricaIndican los nmeros y el tipo exactos de cada tomo de una molculaIndican la proporcin de los diferentes tomos que forman dicho compuestoH2OMEZCLASistema material formado por dos o mas sustancias puras pero no combinadas qumicamente.Las sustancias conservan sus propiedades.TIPOSHOMEGNEAHETEROGNEASus componentes no se pueden diferenciar a simple vista. Ejemplo H2O mezcladas con sales mineralesSus componentes se pueden diferenciar a simple vista AGUA+AZCARAGUA+ACEITECOMBINACINUnin de dos o mas componentes que forman una sustancia nueva, CARACTERSTICAS La sustancias que intervienen no pierden su propiedades.La cantidad de sustancia que interviene en sus combinaciones es exactas.Las sustancias que intervienen no se pueden separar usando procedimientos mecnicos o fsicosFENMENOSSon aquellos que no modifican la composicin de la materia. Ejemplo: Si rompemos una hoja de papel en trozos pequeos; los pedazos de hojas siguen siendo papel.FSICOSQUMICOSSon aquellos que modifican la composicin de la materia. Por ejemplo cuando quemamos un papel, este se hace cenizas y ya no lo podemos devolver a su estado originalIONESSon tomos o grupo de tomos que tienen una carga neta positiva o negativa.CLASESANIONESCATIONESPoseen carga elctrica positivaPoseen carga elctrica negativaCATIONES MONOATMICOSCATIONES POLIATMICOSANIONES MONOATMICOSANIONES POLIATMICOSCOMPUESTOS INICOSEstn formados por dos o mas sustancias con una diferencia significativa en sus electronegatividadesCARACTERSTICASEst formado por metal + no metalNo forma molculas verdaderas.Los metales ceden electrones formando cationes.Los no metales aceptan electrones formando aniones.PROPIEDADESSe encuentran formado redes cristalinas.Cuando se trata de sustancias disueltas su conductividad es alta.Su dureza es bastante grande por lo tanto tiene altos puntos de fusin y ebullicin.Son solubles en solventes polares como el agua.Ing. Larissa Sacoto -Uso del mechero partes de la llama-Tipos de combustin. -Llama sin fsforo.