uba-fadu -di-tecno i- unidad 1 - la materia

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE ARQUITECTURA, DISEO Y URBANISMO

CATEDRA: TECNOLOGIA - LOSEAU / FERRARI MATERIA: TECNOLOGIA I ING.FRANCISCO / ING.FLORES

UNIDAD I

MATERIA

La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa,

PROPIEDADES DE LA MATERIA Todo lo que nos rodea y que sabemos como es se le llama materia.

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UNIDAD I

Al observar la materia nos damos cuenta que existen muchas clases de ella porque la materia tiene propiedades generales y propiedades particulares.

Propiedades generales Las propiedades generales son aquellas que presentan caractersticas iguales para todo tipo de materia. Dentro de las propiedades generales tenemos:

Masa = Es la cantidad de materia que posee un cuerpo.

Peso =

Es la fuerza de atraccin llamada gravedad que ejerce la tierra sobre la materia para llevarla hacia su centro.

Extensin =

Es la propiedad que tienen los cuerpos de ocupar un lugar determinado en el espacio.

Impenetrabilidad = Es la propiedad que dice que dos cuerpos no ocupan el mismo tiempo o el mismo espacio.

Inercia=

Es la propiedad que indica que todo cuerpo va a permanecer en estado de reposo o movimiento mientras no exista una fuerza externa que cambie dicho estado de reposo o movimiento.

Porosidad = Es la propiedad que dice que como la materia esta constituida por molculas entre ellas hay un espacio que se llama poro.

Elasticidad =

Es la propiedad que indica que cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza esta se deforma y que al dejar de aplicar dicha fuerza el cuerpo recupera su forma original; lgicamente sin pasar l limite de elasticidad. "limite de influenza "

Divisibilidad = Esta propiedad demuestra que toda la materia se puede dividir.

Propiedades Especificas Todas las sustancias al formarse como materia presentan unas propiedades que las distinguen de otras y esas propiedades reciben el nombre de especificas y dichas propiedades reciben el nombre de color, olor, sabor, estado de agregacin, densidad, punto de ebullicin, solubilidad, etc.

El estado de de agregacin indica que la materia se puede presentar en estado slido, liquido o gaseoso. La densidad es la que indica que las sustancias tienen diferentes pesos y que por eso no se pueden unir fcilmente .

CLASIFICACIN DE LA MATERIA

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UNIDAD I

Materia heterogneo Es una mezcla de sustancias en ms de una fase o que son fsicamente distinguibles. EJEMPLO: mezcla

de agua y aceite.

Material homogneo:

Constituido por una sola sustancia o por varias que se encuentran en una sola fase

EJEMPLO: mezcla de sal y agua.

Solucin:

Es un material homogneo constituido por ms de una sustancia. Son transparentes, estables y no producen precipitaciones. Una caracterstica muy importante es la composicin, la cual es igual en todas sus partes. Sin embargo, con los mismos componentes es posible preparar muchas otras soluciones con solo variar la proporcin de aquellos

EJEMPLO: las gaseosas.

Sustancia pura: Es un material homogneo cuya composicin qumica es invariable.

EJEMPLO: alcohol (etanol)

Elemento: Sustancia conformada por una sola clase de tomos EJEMPLO:

nitrgeno gaseoso (N2), la plata (Ag)

Compuesto: Sustancia conformada por varias clases de tomos EJEMPLO: dixido de carbono (CO2)

CAMBIOS DE LA MATERIA

Cambio fsico: Cambio que sufre la materia en su estado, volumen o forma sin alterar su composicin.

EJEMPLO: en la fusin del

hielo, el agua pasa de estado

slido a lquido, pero su

composicin permanece inalterada.

Cambio qumico: Cambio en la naturaleza de la materia, variacin en su composicin

EJEMPLO: en la combustin de una hoja de

papel, se genera CO, CO2 y H2O a

partir de celulosa,

cambiando la composicin

de la sustancia inicial.

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UNIDAD I

Cambios de estado:

El estado en que se encuentre un material depende de las condiciones de presin y temperatura, modificando una de stas variables o ambas, se puede pasar la materia de un estado a otro.

Slido, liquido, gaseoso o

plasma

CAMBIOS DE ESTADO

CARACTERSTICAS DE LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA

SLIDOS LQUIDOS GASES

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UNIDAD I

COMPRESIBILIDAD No se pueden comprimir No se pueden

comprimir S pueden comprimirse

VOLUMEN No se adaptan al volumen del recipiente Se adaptan al

volumen del recipiente Se adaptan al volumen

del recipiente

GRADOS DE LIBERTAD Vibracin Vibracin, rotacin

Vibracin, rotacin, traslacin

EXPANSIBILIDAD No se expanden No se expanden S se expanden

REPRESENTACIN DE LOS COMPUESTOS Smbolo : es la letra o letras que se emplean para representar elementos qumicos. EJEMPLO: Al (aluminio) Molcula : se forman por enlaces qumicos de dos o ms tomos y siempre en proporciones definidas y constantes. Son la estructura fundamental de un compuesto.

Frmula:

Frmula qumica

Frmula emprica o

mnima

Frmula molecular

Frmula estructural :

Frmula de Lewis o

electrnica:

Es la representacin

de un compuesto e indica la clase y

la cantidad de tomos que forman una molcula.

Est constituido por el smbolo de cada elemento presente en la

sustancia, seguido por un subndice que

ndica el nmero relativo de tomos.

Informa sobre el tipo de

tomos que forman la

molcula y la relacin

mnima en la cual estos se

combinan.

Expresa la composicin real de un compuesto,

indicando el nmero de tomos de cada especie

que forma la molcula. La

frmula molecular es un mltiplo de

la emprica.

Muestra el ordenamiento geomtrico o posicin que ocupa cada

tomo dentro de la molcula.

Representa la molcula

incluyendo todos los electrones de valencia de los

tomos constituyentes,

estn o no comprometidos en

enlaces.

EJEMPLO:

Fe2O3

EJEMPLO:

La frmula mnima del

etano (C2H6) es CH3

EJEMPLO:

EJEMPLO:

EJEMPLO:

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UNIDAD I

ENERGA

La Energa es la capacidad para realizar un trabajo. Se presenta en diferentes formas: potencial, cintica, elctrica, calrica, lumnica, nuclear y qumica.

Calora = Es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1 C un gramo de agua. Calor =

Es una forma de energa que fluye entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura. El calor fluye de un cuerpo caliente a uno fro, hasta que los dos alcanzan igual temperatura.

Calor especfico = Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en un grado centgrado. Ejemplo: Cp del oro: 0.129 J/ g C, lo cual indica que son necesarios 0.129 J para elevar en 1C la temperatura de 1 g de oro.

Es la medida de la cantidad de calor que tiene un cuerpo. La escala Celsius al igual que las escalas Fahrenheit y la escala Kelvin o absoluta sirven para determinar la temperatura de un cuerpo. Guardan la siguiente relacin

C = 5/9 (F 32 )

K = C + 273

Temperatura =

F = 9/5 C + 32

FENOMENOS QUIMICOS Y FISICOS FENMENOS FSICOS y QUMICOS En la naturaleza y en la vida diaria, nos encontramos constantemente con fenmenos fsicos y con fenmenos qumicos. Pero, qu son cada uno de estos fenmenos:

FENMENO FSICO: es aqul que tiene lugar sin transformacin de materia. Cuando se conserva la sustancia original. Ejemplos: cualquiera de los cambios de estado y tambin patear una pelota, romper una hoja de papel. En todos los casos, encontraremos que hasta podra cambiar la forma, como cuando rompemos el papel, pero la sustancia se conserva, seguimos teniendo papel.

FENMENO QUMICO: es aqul que tiene lugar con transformacin de materia. Cuando no se conserva la sustancia original. Ejemplos: cuando quemamos un papel, cuando respiramos, y en cualquier reaccin qumica. En todos los casos, encontraremos que las sustancias originales han cambiado, puesto que en estos fenmenos es imposible conservarlas.

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UNIDAD I

Aqu se identifican fenmenos fsicos y qumicos, para un fenmeno natural y para un hecho de la vida diaria:

Durante el proceso de FOTOSNTESIS FENMENOa- la hoja TOMA CO2 del aire,(tambin llega el H2O tomada del suelo por la raz ) FSICOb- el AGUA se transforma en HIDRGENO y OXGENO, QUMICOc- el OXGENO se desprende de la planta y vuelve a la atmsfera FSICOd- el HIDRGENO reacciona con el DIXIDO DE CARBONO para formar ALMIDN QUMICO

En un AUTO FENMENOa- se INYECTA gasolina en un carburador, FSICOb- se MEZCLA con aire, FSICOc- la mezcla se CONVIERTE en vapor, FSICOd- se QUEMA ( y los productos de la combustin ) QUMICOe- se EXPANDEN en el cilindro FSICO

FENMENO FSICO FENMENO QUMICO

La accin del calor del Sol, sobre el agua que se encuentra: en los mares, en estado lquido; en los glaciares y otras grandes masas de hielo, en estado slido; hace que se convierta en vapor y forme las nubes. En cualquiera de los casos la sustancia es la misma: AGUA.

Cuando vemos que una pieza de hierro se deja expuesta a la intemperie, sabemos que es lo que suceder, se oxidar, y lo sabemos aunque no poseamos conocimientos de qumica. El hierro, se combinar con el oxgeno presente en el aire, para formar una sustancia distinta a las originales, algn XIDO DE HIERRO, algo similar es lo que se hace en los laboratorios de qumica con las sustancias que en ellos se utilizan.

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UNIDAD I

MEZCLA, COMBINACION Y DESCOMPOSICIN Tres palabras a conocer antes de hablar de una reaccin qumica.

MEZCLA: en una mezcla se pueden agregar 2, 3 ms sustancias; en cantidades indefinidas; no se produce ningn cambio de energa .

Al final de cualquier mezcla seguiremos teniendo las sustancias que agregamos y en las mismas cantidades, no tendremos nada nuevo.

Ejemplos: una ensalada, es una mezcla; el aire, es una mezcla de gases; sal disuelta en agua, es una mezcla (porque no se form nada nuevo, se sigue teniendo agua y sal, que se puede separar, utilizando los medios adecuados); agua y aceite, es una mezcla (tanto como la anterior).

COMBINACIN: Es un fenmeno qumico, y a partir de dos o ms sustancias se puede obtener otra (u otras) con propiededes diferentes. Para que tenga lugar, debemos agregar las sustancias a combinar en cantidades perfectamente definidas, y para producirse efectivamente la combinacin se necesitar liberar o absorver calor (intercambio de energa).

Ejemplos: una cierta cantidad de cobre reaccionar con el oxgeno del aire cuando se le acerque la llama de un mechero, entonces se combinan el cobre y oxgeno, gracias a la energa proporcionada por el calor de la llama del mechero.

DESCOMPOSICIN: Es un fenmeno qumico, y a partir de una sustancia compuesta (formada por 2 ms tomos), puedo obtener 2 ms sustancias con diferentes propiedades.

Ejemplos: al calentar xido de mercurio, puedo obtener oxgeno y mercurio; puedo hacer reaccionar el dicromato de amonio para obtener nitrgeno, xido crmico y agua.

COMBINACIN S + Fe ----------> FeS

azufre hierro calor sulfuro de hierro

Para que sea posible la reaccin qumica entre el S y

el Fe es fundamental entregarles calor.

DESCOMPOSICIN (NH4)2Cr2O7 s ---------> N2 g + 4 H2O l + Cr2O3 s

dicromato de amonio calor nitrgeno agua xido crmicoPara que sea posible la reaccin qumica de descomposicin del dicromato de amonio se le debe entregar calor.

Recordar: tanto en la COMBINACIN como en la DESCOMPOSICIN, es fundamental que en el transcurso de las mismas se LIBERE o ABSORBA energa, ya que sino, ninguna de ellas se producir. Al final de cualquiera de las dos, tendremos SUSTANCIAS DISTINTAS a las originales.

REACCIN QUMICA, REACTIVOS Y PRODUCTOS En las dos reacciones dadas como ejemplo, ms arriba, para la COMBINACIN y la DESCOMPOSICIN, podemos distinguir, dos tipos de sustancias, que son las que tenemos antes de la reaccin y despus de la reaccin.

ANTES DE LA REACCIN DESPUS DE LA REACCIN

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UNIDAD I

En el ejemplo de la combinacin, hay AZUFRE e HIERRO

En el ejemplo de la combinacin hay SULFURO DE HIERRO

En el ejemplo de la descomposicin hay DICROMATO DE AMONIO

En el ejemplo de la descomposicin hay NITRGENO, AGUA y XIDO CRMICO

stas, que son las sustancias que tenemos antes que se produzca la reaccin, reciben el nombre de: REACTANTES o REACTIVOS

stas, que son las sustancias que tenemos despus de producida la reaccin, reciben nombre de: productos de reaccin o PRODUCTOS

ELEMENTOS Y ESTRUCTURA ATMICA

SMBOLOS QUMICOS Desde los comienzos de la Qumica ha existido la necesidad de representar los elementos qumicos mediante smbolos. Los smbolos modernos fueron utilizados primeramente por Berzelius, quien los form tomando la primera letra del nombre en latn, como letra mayscula y cuando hubiera dos o ms elementos cuyos nombres latinos comenzaran con la misma letra, tom la segunda o tercera letra en minscula, por ejemplo: Elemento Nombre en latn Smbolo qumico Oro Aurum Au Plata Argentum Ag tomos La materia est constituida por partculas indivisibles por mtodos qumicos convencionales, llamadas tomos. La evolucin de la historia del tomo, desde la idea simplista del tomo de John Dalton, hasta nuestros das, queda reflejada en la siguiente tabla.

Descubrimiento de las partculas fundamentales Ao Cientfico Descubrimiento

1897 J.J. Thomson (1856-1940)

Demostr la existencia de los electrones dentro de los tomos. Dedujo que el tomo deba ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.Modelo atmico de

Thomson.

1911 E.Rutherford (1871-1937)

Demostr que los tomos no eran macizos, sino que estaban vacos en su mayor parte. En su centro (ncleo) residan los protones, partculas

con carga idntica a los electrones, pero positivas. Pens que los electrones, en nmero igual al de los protones, deban girar alrededor

del ncleo en rbitas circulares. Modelo atmico de Rutherford.

1913 N. Bohr (1885-1962)

Propuso un nuevo modelo atmico en el que los electrones giraban alrededor del ncleo en unos niveles bien definidos, donde dichos

niveles slo podan albergar un nmero limitado de electrones. Modelo atmico de Bohr.

1932 J. Chadwick (1891-1974)

Descubri una nueva partcula fundamental en los tomos, el neutrn, partcula sin carga elctrica, con masa muy parecida a la de los

protones y que se encontraban tambin en el ncleo.

AMPLIACION DE CONCEPTOS

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CATEDRA: TECNOLOGIA - LOSEAU / FERRARI O / ING.FLORES

UNIDAD I

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MATERIA: TECNOLOGIA I ING.FRANCISC

Desde la Antigedad, el ser humano se ha cuestionado de qu estaba hecha la materia. Unos 400 aos antes de Cristo, el filsofo griego Demcrito consider que la materia estaba constituida por pequesimas partculas que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por ello, llam a estas partculas tomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demcrito atribuy a los tomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demcrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filsofos de su poca y hubieron de transcurrir cerca de 2200 aos para que la idea de los tomos fuera tomada de nuevo en consideracin.

Ao Cientfico Modelo atmico Descubrimientos experimentales

La imagen del tomo expuesta por Dalton en su teora atmica, para explicar estas leyes, es la de minsculas partculas esfricas, indivisibles e inmutables, 1808

Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos cientficos haban investigado distintos aspectos de las reacciones qumicas, obteniendo las llamadas leyes clsicas de la Qumica. iguales entre s en cada elemento

qumico. John Dalton De este descubrimiento dedujo que el tomo deba de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones. 1897

Demostr que dentro de los tomos hay unas partculas diminutas, con carga elctrica negativa, a las que se llam electrones.

(Modelo atmico de Thomson.)

J.J. Thomson

1911

Demostr que los tomos no eran macizos, como se crea, sino que estn vacos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto ncleo.

Dedujo que el tomo deba estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un ncleo central cargado positivamente. (Modelo atmico de Rutherford.)

E. Rutherford

1913

Propuso un nuevo modelo atmico, segn el cual los electrones giran alrededor del ncleo en unos niveles bien definidos.

Espectros atmicos discontinuos originados por la radiacin emitida por los tomos excitados de los elementos en estado gaseoso.

(Modelo atmico de Bohr.)

Niels Boh r

VALENCIA.

en la mayora de los tomos, muchos de los electrones son atrados con tal fuerza por sus propios ncleos que no pueden interaccionar de forma apreciable con otros ncleos. slo los



UNIDAD I

electrones del 'exterior' de un tomo pueden interaccionar con dos o ms ncleos. a stos se les llama electrones de valencia.

el nmero de electrones de valencia de un tomo es igual al nmero de su familia (o grupo) en la tabla peridica, usando slo la antigua numeracin romana. as, tenemos un electrn de valencia para los elementos de los grupos 1 (o ia) y 11 (o ib); dos electrones de valencia para los elementos de los grupos 2 (o iia) y 12 (o iib), y cuatro para los elementos de los grupos 4 (o ivb) y 14 (o iva). todos los tomos de los gases nobles excepto el helio (o sea: nen, argn, criptn, xenn y radn) tienen ocho electrones de valencia. los elementos de las familias (grupos) cercanas a los gases nobles tienden a reaccionar para adquirir la configuracin de ocho electrones de valencia de los gases nobles. esto se conoce como la regla del octeto de lewis, que fue enunciada por el qumico estadounidense Gilbert n. Lewis.

NOMBRE DE SUSTANCIAS SENCILLAS.

Para simplificar la tarea de asignar nombres a los compuestos, es prudente agrupar a las familias segn contengan o no oxgeno.

9 CON OXGENO: xidos, hidrxidos, cidos oxigenados (oxicidos) y sales oxigenadas oxisales).

9 SIN OXGENO: hidruros, hidrocidos y sales de haluros.

NOMENCLATURA DE COMPUESTOS CON OXIGENO

XIDOS (Presencia de Oxigeno):

Son XIDOS BSICOS cuando el segundo elemento es un METAL., combinados con agua, forma HIDROXIDOS

METAL + OXIGENO

Algunos ejemplos:

Al2O3 xido de aluminio

Na2O xido de sodio

FeO xido de hierro (II) u xido ferroso

CrO3 xido de cromo (VI) u xido crmico

CuO xido de cobre (II) u xido cprico

Hg2O xido de mercurio (I) u xido mercurioso

Son XIDOS CIDOS cuando el segundo elemento es un NO METAL, combinados con agua forman ACIDOS.

NO METAL + OXIGENO

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UNIDAD I

Algunos ejemplos:

CO xido de carbono (II) o monxido de carbono

N2O3 xido de nitrgeno (III) o trixido de dinitrgeno

Cl2O3 xido de cloro (III) o trixido de dicloro

SO2 xido de azufre (IV) o dixido de azufre

P2O5 xido de fsforo (V) o pentaxido de difsforo

Br2O7 xido de bromo (VII) o heptaxido de dibromo

Podemos notar que el nombre de este grupo de compuestos requiere siempre la palabra XIDO que es el nombre genrico de la familia. Casi la totalidad de elementos presentan la FUNCIN QUMICA de reaccionar con el oxgeno para formar algn tipo de xido. (el numero romano, indica la valencia)

Otra nomenclatura tambin aceptada aunque ms antigua, emplea en lugar de nmeros romanos las terminaciones ICO para el estado de oxidacin mayor y OSO para el menor. En los metales estas terminaciones son suficientes ya que presentan uno o dos estados de oxidacin solamente.

En el caso de los NO METALES y METALOIDES que suelen presentar ms de dos, debemos diferenciarlos con los prefijos HIPO para el estado de oxidacin ms pequeo o el PER para el estado de oxidacin mximo. El prefijo HIPO se conjuga con la terminacin OSO y el prefijo PER con la de ICO satisfaciendo as la necesidad de diferenciar hasta cuatro compuestos formados por un mismo elemento con distintos estados de oxidacin.

La gran mayora de los xidos cidos tambin son conocidos por el trmino genrico ANHIDRIDO.

Ejemplos:

CO anhdrido carbonoso

CO2 anhdrido carbnico

SO anhdrido hiposulfuroso

SO2 anhdrido sulfuroso

SO3 anhdrido sulfrico

Cl2O anhdrido hipocloroso

Cl2O3 anhdrido cloroso

Cl2O5 anhdrido clrico

Cl2O7 anhdrido perclrico

(La expresin anhdrido implica la carencia de agua en estos compuestos lo cual ocurre precisamente en algunos cidos con oxgeno que son deshidratados mediante calentamiento dando lugar a la formacin de estos xidos o anhdridos)

H2SO4 ---> SO3 + H2O

cido anhdrido

sulfrico sulfrico

2HNO3---> N2O5 + H2O

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UNIDAD I

cido anhdrido

ntrico ntrico

2H3PO4---> P2O5 + 3 H2O

cido anhdrido

fosfrico fosfrico

Los XIDOS BSICOS reaccionan con agua originando a los HIDRXIDOS quienes presentan caractersticas BSICAS (sabor a jabon, untuosidad al tacto, colorea de azul al tornasol, conduce la corriente electrica, con lo acidos reaccionan formando sales)

OXIDO BASICO + AGUA

Los XIDOS CIDOS dan origen a sustancias con caractersticas CIDAS. (sabor agrio, colorea de rojo al tronasol, , en solucion conducen la corriente electrica, atacan los metales

OXIDO ACIDO + AGUA

HIDROXIDOS (OXIDO BASICO + AGUA):

Son compuestos ternarios con caractersticas bsicas que presentan en su frmula el anin monovalente oxidrilo (OH)-1.

NaOH hidrxido de sodio

KOH hidrxido de potasio

Cu(OH)2 hidrxido cprico o hidrxido de cobre (II)

Cr(OH)3 hidrxido cromoso o hidrxido de cromo (III)

Podemos observar en su nomenclatura, primero al nombre genrico HIDRXIDO seguido del elemento al cual se le aade un nmero romano que especifica su estado de oxidacin cuando sea necesario diferenciar compuestos formados por el mismo elemento. Otro modo de diferenciarlos es utilizando la terminacin OSO para el estado de oxidacin menor o ICO para el mayor.

CuOH hidrxido cuproso hidrxido de cobre (I)

Cr(OH)6 hidrxido crmico hidrxido de cromo (VI)

Fe(OH)2 hidrxido ferroso hidrxido de hierro (II)

Fe(OH)3 hidrxido frrico hidrxido de hierro(III)

El grado de basicidad de los hidrxidos depende de la electronegatividad del metal.

OXIDOS ACIDOS (OXICIDOS) (OXIDO ACIDO + AGUA):

Son compuestos ternarios con caractersticas cidas (colorean de rojo el papel tornasol).

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UNIDAD I

Su nomenclatura es similar a la de los anhdridos pero en estos se usa el nombre genrico CIDO, despus se nombra el no metal con la terminacin OSO o ICO segn sea su estado de oxidacin y de ser requerido, los prefijos HIPO o PER antepuestos al nombre del no metal.

H2SO4 cido sulfrico

H2SO3 cido sulfuroso

H2SO2 cido hiposulfuroso

HClO3 cido clrico

HClO cido hipocloroso

HClO4 cido perclrico

H3PO4 cido fosfrico

HBrO2 cido bromoso

SALES

Son sustancias que resultan de la sustitucin total o parcial de los hidrgenos en una acido, por metales

SALES OXIGENADAS (OXISALES)

Son sales que provienen de los OXACIDOS

Son compuestos inicos ternarios o poliatmicos; no presentan propiedades bsicas ni cidas y tampoco reaccionan con el agua para producir sustancias con esas propiedades. Se producen mediante reacciones de neutralizacin de CIDOS OXIGENADOS con HIDROXIDOS o con METALES.

Mg(OH)2+H2SO4 ---> MgSO4+2 H2O Base cido sulfurico sulfato de Magnesio

Zn+ H2SO4 ---> ZnSO4+H2Metal cido sulfurico sulfato de Zinc

En la nomenclatura de este tipo de sales observamos que las terminaciones OSO e ICO empleadas en el nombre de los anhdridos y oxicidos se sustituyen por ITO y ATO, siendo estas terminaciones aplicadas en el no metal lo que va a caracterizar a las OXISALES. El resto de la nomenclatura sigue igual. En el METAL tendr que especificarse el estado de oxidacin ya sea con nmeros romanos o con terminacin OSO o ICO:

Fe2(SO4)3 sulfato de Hierro (III) o sulfato frrico

KClO hipoclorito de potasio

CuNO2 nitrito de cobre (I) o nitrito cuproso

Ca3(PO4)2 fosfato de calcio

NaIO2 yodito de sodio

Fe(BrO4)2 perbromato de hierro (II) o perbromato ferroso

Cuando vimos los nombres de OXICIDOS se mencion la nomenclatura de ellos como OXISALES si estos no estn en solucin acuosa.

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UNIDAD I

H2SO4 sulfato de hidrgeno

HPO3 metafosfato de hidrgeno

H4P2O7 pirofosfato de hidrgeno

HNO3 nitrato de hidrgeno

SALES CIDAS

NaHCO3 carbonato cido de sodio o bicarbonato de sodio

Mg(HSO4)2 sulfato cido de magnesio o bisulfato de magnesio

SALES BSICAS

Al(OH)Cl2 diclorhidrxido de aluminio o hidroxidicloruro de aluminio

Al(OH)2Cl clordihidrxido de aluminio o dihidroxi cloruro de aluminio

NOMENCLATURA DE COMPUESTOS SIN OXGENO

HIDRUROS

Son compuestos caracterizados por la presencia del Hidrgeno combinado con un metal. Ya que el hidrgeno es ms electronegativo que los metales, necesariamente su estado de oxidacin ser negativo.

LiH hidruro de litio

CaH2 hidruro de calcio

MgH2 hidruro de magnesio

Para darles nombre se menciona la palabra HIDRURO que ser el nombre genrico para todos aquellos compuestos donde el hidrgeno presente estado de oxidacin (-1).Despus se especifica el nombre del metal que interviene.

HIDRCIDOS

Compuestos binarios (no metal e hidrgeno) que en solucin acuosa son capaces de liberar el in H+; para ello se requiere que el HIDRGENO est unido covalentemente con elementos de alta electronegatividad como los por ejemplo los halgenos. Para nombrarlos se antepone la palabra CIDO (cuando se describe al compuesto en solucin acuosa) al no metal y se reemplaza su ltima vocal por la terminacin HIDRICO.

HCl cido clorhdrico

HBr cido bromhdrico

H2S cido sulfhdrico

Cuando no se encuentran en solucin acuosa, no presentan comportamiento como cidos, de donde la manera que se adopta para nombrarlos es la correspondiente a las sales de haluros. Por ejemplo para el HCl se emplea cloruro de hidrgeno.

Existen algunas compuestos entre el carbono con otros elementos de alta electronegatividad que forman sustancias con caractersticas cidas:

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UNIDAD I

HCN cido cianhdrico

HSCN cido sulfocianhdrico

Algunos elementos como el Nitrgeno, el Oxgeno y el Fsforo; an siendo de alta electronegatividad no formar compuestos binarios cidos con el hidrgeno y an pueden comportarse como bases al disolverlos en agua.

NH3 amonaco

PH3 fosfina

H2O agua

NEUTRALIZACION

ACIDO + BASE ----------------- SAL + AGUA

ELECTROLISIS

Introduccin

Es la parte de la qumica que trata de la relacin entre las corrientes elctricas y las reacciones qumicas, y de la conversin de la energa qumica en elctrica y viceversa. En un sentido ms amplio, la electroqumica es el estudio de las reacciones qumicas que producen efectos elctricos y de los fenmenos qumicos causados por la accin de las corrientes o voltajes.

Conductores de Corriente Elctrica

Cualquier material que ofrezca poca resistencia al flujo de electricidad se denomina conductor elctrico,como las disoluciones de la mayora de los cidos inorgnicos, bases y sales son buenos conductoras de la electricidad y todo material que impida el paso de la corriente elctrica es denominado mal conductor o aislador elctrico, como las disoluciones de azcar, alcohol, glicerina y muchas otras sustancias orgnicas. La diferencia entre un conductor y un aislante, es de grado ms que de tipo, ya que todas las sustancias conducen electricidad en mayor o en menor medida. Un buen conductor de electricidad, como la plata o el cobre, puede tener una conductividad mil millones de veces superior a la de un buen aislante, como el vidrio o la mica. En los conductores slidos la corriente elctrica es transportada por el movimiento de los electrones; y en disoluciones y gases, lo hace por los iones.

Los conductores se clasifican en:

a) Conductores de 1 clase: son aquellos que dejan fluir la electricidad sin sufrir alteracin, como los metales.

b) Conductores de 2 clase o electrlitos: son aquellos que se ionizan y entonces conducen la corriente elctrica, como las soluciones acuosas de cidos, bases y sales, as tambin las sales fundidas. Los electrlitos a su vez se clasifican en:

1 clase Conductores de 2 clase o electrlitosConductores Malos conductores o aislantes

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UNIDAD I

Electrlitos

Los cidos, sales las bases y las sales slidas son malos conductores de la electricidad, pero cuando cualquiera de estas sustancias se disuelve en agua, la solucin resultante es conductora.

Cuando una de estas sustancias se disuelve en agua (o se funde) se disocian en partculas con carga elctrica (positiva o negativa) llamadas iones y a la disociacin en iones se la denomina ionizacin. As un ion se define como tomo o grupo de tomos con carga elctrica. Un tomo que pierde un electrn forma un ion de carga positiva, llamado catin; un tomo que gana un electrn forma un ion de carga negativa, llamado anin.

Cualquier sustancia que produce iones en solucin es un electrlito. Las sales son inicas an en estado slido, pero cuando se disuelven o se funden, los iones se separan y adquieren libertad de movimiento. La conduccin electroltica se debe a la movilidad inica en estado lquido.

Ionizacin

Al combinarse sodio con cloro, para formar cloruro de sodio, cada tomo de sodio cede un electrn a un tomo de cloro, dando como resultado un ion sodio con carga positiva y un ion cloro con carga negativa.

Figura 1

Cl2 + 2.Na 2.NaCl

En un cristal de cloruro de sodio la fuerte atraccin electrosttica entre iones de cargas opuestas mantiene firmemente los iones en su sitio, establecindose un enlace inico. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, los iones se disocian y pueden moverse libremente.

NaCl Na+ + Cl-

Cuando se disuelve cloruro de sodio en agua, los iones se disocian (por la atraccin entre los iones y el disolvente), y esta disolucin es un excelente conductor de la electricidad.

Electrlisis

Si se coloca un par de electrodos en una cuba que contenga una disolucin de un electrlito y se conecta una fuente de corriente continua y un galvanmetro entre ellos, se observar en el galvanmetro la circulacin de la corriente elctrica (fig. 2).

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UNIDAD I

Corriente elctrica y movimiento de iones

Los iones positivos de la disolucin se mueven hacia el electrodo negativo ctodo y los iones negativos hacia el positivo nodo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en tomos neutros o molculas. La accin de una corriente sobre un electrlito puede entenderse con un ejemplo sencillo de la figura 3.

Reacciones de Electrodo

Qu le sucede a un ion en movimiento cuando llega al electrodo que lo atrae?. Se considerar al cloruro de sodio fundido, un sistema qu slo contiene dos tipos de iones y no otras partculas. Se utilizarn electrodos inertes que no reaccionan qumicamente con los iones sodio y cloruro. Los iones de sodio (+) o cationes, son atrados hacia el electrodo negativo (ctodo). El ctodo se hace negativo por la accin de un generador el cual, le bombea electrones.

Los electrones del ctodo estn en un estado de elevada energa potencial. El ion sodio tiene carga positiva, esto significa que atrae electrones y que un electrn de un tomo de sodio tendra una menor energa potencial que un electrn del ctodo. Por lo tanto los electrones del ctodo se desplazan hacia el catin, por diferencia de energa potencial. En el ctodo los iones de sodio se convierten en tomos de sodio por adicin de un electrn. Este es un cambio qumico y puede representarse con la siguiente ecuacin:

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Na+ + e- Na

Advirtase que este cambio qumico representa una ganancia de electrones, por lo tanto el sodio se redujo y pas a estado metlico. El cambio qumicos que siempre ocurre en el ctodo es de reduccin.

Ahora se considerar lo que sucede en el nodo. El nodo es positivo ya que el generador bombea electrones fuera de l y adems atrae iones cloruro (-) o aniones. En el nodo los electrones poseen baja energa potencial. En cambio los electrones externos del ion cloruro se encuentran en un estado de potencial elevado. Cuando los iones cloruro llegan al nodo le proporcionan electrones a este. Los electrones pasan de un estado de energa potencial elevada a uno de baja energa potencial. El cambio ocurrido en el nodo puede representarse con otra ecuacin:

2Cl- Cl2 + 2e-

Los iones cloruro pierden electrones transformndose en tomos de cloro, los cuales a su vez forman molculas de cloro gaseoso. La reaccin andica siempre es de oxidacin.

Aqu se han mostrado las reacciones de oxidacin y reduccin por separado pues ocurren en diferentes puntos, sin embargo estos procesos no ocurren independientemente. El generador no produce electrones, slo los transporta de un lugar a otro, as los electrones que el generador suministra al ctodo, provienen del nodo. El proceso de reduccin no puede ocurrir sin que al mismo tiempo se realice el de oxidacin. La funcin del generador es elevar la energa potencial de los electrones del ctodo.

Estas reacciones de electrodo se llaman semireacciones, y la reaccin global de la electrlisis del cloruro de sodio es:

2Na+ + 2Cl- 2Na + Cl2

La naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.

Leyes de la Electrlisis Primera Ley de Faraday: La masa de un elemento depositada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a travs de la solucin del electrlito o del electrlito fundido. Cuando se realiza, por ejemplo, la electrlisis de una solucin de sulfato cprico (CuSO4) sucede lo siguiente (fig. 4):

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Cu2SO4 + H2O Cu++ + SO4= + H+ + HO-

Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, el ion cobre se mueve hacia el ctodo, adquiere dos electrones y se deposita en el electrodo como elemento cobre. El ion sulfato, al descargarse en el electrodo positivo, es inestable y se combina con el agua de la disolucin formando cido sulfrico y oxgeno.

2Cu++ 2Cu - 4e-

2HO- O2 + 2H+ + 4e-

2Cu2SO4 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2

Cuando circula ms corriente ms cobre se deposita, pues ms electrones han circulado permitiendo que ms iones cobre (Cu++) se conviertan en elemento cobre (Cu). Segunda Ley de Faraday: Las masas de elementos que se depositan en los electrodos son proporcionales a los equivalentes qumicos. Recordemos que el equivalente qumico de un elemento es el cociente entre el peso atmico gramo de ese elemento y su valencia:

Eq = Pa/V QU S UN MINERAL?

Los minerales son pertenecientes o relativos a las sustancias naturales que forman la corteza terrestre.

El concepto de mineral se diferencia del de roca porque sta es un conjunto de minerales que han sufrido una gnesis comn.

Los minerales se hallan dispersos en las rocas en forma de granos (arcillas, limos, etc.) o concentrados en cavidades, vetas, ndulos, filones y bolsadas.

La gnesis de cada mineral responde a procesos muy diversos que se pueden agrupar en: magmticos, por diferenciacin eutctica al solidificarse en magma; sedimentrios, por

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precipitacin de sales en un medio acuoso saturado (sal gema), por cabidad de microorganismos (fosfatos), o por concentracin debida a un medio de transporte diferencial (placeres de metales preciosos); metamrficos variaciones cristaloqumicas por elevacin de presin y temperatura; y de alteracin, por los distintos agentes meteorolgicos.

Las condiciones que ha de reunir un mineral son las siguientes:

- Origen natural.

- Composicin qumica nica, ya sea como elemento o compuesto.

- Encontrare en estado slido.

COMPOSICIN DE LOS MINERALES

Oro

Metales Plata

Cobre

Elementos Azufre

No metales Diamante

Grafito

Composicin Sulfuros Pirita

Galena

xidos Hematites

Ms de un

elemento: Carbonatos Calcita

Compuestos Malaquita

Cloruros Sal comuna

Silvinita

Sulfatos Tiza

Silicatos Olivino

Ortosa

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CLASIFICACIN DE LOS MINERALES

Los minerales se pueden clasificar en metlicos o lapdeos.

Los minerales metlicos tienen un aspecto parecido a los metales y elementos metlicos en su composicin, como el hierro o el plomo.

Los minerales lapdeos tienen un aspecto de piedra.

LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES

Los minerales tienen unas propiedades bien definidas como ahora:

Dureza - Color - Brillo - Densidad - Forma

COLOR Y BRILLO

La simple observacin de una roca te da una buena pista de su identidad. El color puede ser engaoso dado que un mismo mineral puede presentar diversas coloraciones. Pero fijarnos en el brillo (la manera en que se refleja la luz) puede ser ms til. El brillo puede ser metlico (brilla como el metal), vtreo (reluciente como un cristal roto) u opaco. Si no puedes ver ninguna luz a travs de la roca, entonces sta es opaca.

FORMA DE LOS MINERALES

Los minerales crecen por adiccin de ms y ms capas en la parte externa. La forma resultante a menudo en informe o "masiva". La manera en que un mineral adicione estas capas depende de las circunstancias bajo las cuales se origina. Si puede crecer libre - como en una veta o cavidad -, el resultado puede ser un cristal bien formado. Pero algunos minerales (Hematites o malaquita) presentan formas no cristalizadas, por ejemplo, se presentan en masas arrionadas.

DENSIDAD

Los metales suelen ser ms densos que los no metales, de modo que existe una clara diferencia de densidad entre los minerales metlicos y los no metlicos.

Propiedades de los minerales

Mineral Color Brillo Raya Peso esp. Dureza Propiedades

Calcita Blanco Vtreo

Cuarzo Lechoso Vtreo

Esfalerita Marrn

Feldespato Blanco-rosa Vtreo

Fluorita Rosa plido Vtreo

Galena Gris

Halita Incoloro Vtreo

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Hematites Gris-rojo

Hornablenda Verde oscuro Vtreo

Magnetita Negro

Malaquita Verde

Mica Verde oliva Vtreo

Olivino Dorado Vtreo

Pirita Blanco

Yeso

METALURGIA

Tecnologa de los metales, que incluye su extraccin a partir de los minerales metlicos, su preparacin y el estudio de las relaciones entre sus estructuras y propiedades.

La metalurgia es una actividad a la que el ser humano ha dedicado grandes esfuerzos. Desde la antigedad ya se aplicaban algunas tcnicas metalrgicas, como el moldeo a la cera perdida utilizado por los chinos, egipcios y griegos; la soldadura inventada por Glauco en el siglo VII a. C., y el tratamiento trmico para el temple con acero utilizado por los griegos. No fue hasta la edad media cuando aparecieron otras tcnicas metalrgicas de importancia, y as, durante el siglo XIII aparecieron los primeros altos hornos y la fundicin.

Los procesos metalrgicos constan de dos operaciones:

Concentracin

Consiste en separar el metal o compuesto metlico del material residual que lo acompaa en el mineral,

Refinado,

Se trata de producir el metal en un estado puro o casi puro, adecuado para su empleo.

Tanto para la concentracin como para el refinado se emplean tres tipos de procesos: mecnicos, qumicos y elctricos. En la mayora de los casos se usa una combinacin de los tres.

Uno de los mtodos de concentracin mecnica ms sencillos es la separacin por gravedad. Este sistema se basa en la diferencia de densidad entre los metales nativos y compuestos metlicos y los dems materiales con los que estn mezclados en la roca. Cuando se tritura el mineral o el concentrado de mineral y se suspende en agua o en un chorro de aire, las partculas de metal o del compuesto metlico, ms pesadas, caen al fondo de la cmara de procesado y el agua o el aire se llevan la ganga (material residual), ms ligera. La tcnica de los buscadores de oro para separar el metal de las arenas aurferas mediante cribado, por ejemplo, es un proceso de separacin por gravedad a pequea escala. Del mismo modo, la mayor densidad relativa de la magnetita, un mineral de hierro, permite separarla de la ganga con la que se encuentra mezclada.

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La flotacin es hoy el mtodo ms importante de concentracin mecnica. En su forma ms simple, es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metlico finamente triturado se mezcla con un lquido. El metal o compuesto metlico suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. En la mayora de los procesos de flotacin modernos se emplean aceites u otros agentes tensioactivos para ayudar a flotar al metal o a la ganga. Esto permite que floten en agua sustancias de cierto peso. En uno de los procesos que utilizan este mtodo se mezcla con agua un mineral finamente triturado que contiene sulfuro de cobre, al que se le aaden pequeas cantidades de aceite, cido y otros reactivos de flotacin. Cuando se insufla aire en esta mezcla se forma una espuma en la superficie, que se mezcla con el sulfuro pero no con la ganga. Esta ltima se va al fondo, y el sulfuro se recoge de la espuma. El proceso de flotacin ha permitido explotar muchos depsitos minerales de baja concentracin, e incluso residuos de plantas de procesado que utilizan tcnicas menos eficientes. En algunos casos, la llamada flotacin diferencial permite concentrar mediante un nico proceso diversos compuestos metlicos a partir de un mineral complejo.

Los minerales con propiedades magnticas muy marcadas, como la magnetita, se concentran por medio de electroimanes que atraen el metal pero no la ganga

La concentracin electrosttica utiliza un campo elctrico para separar compuestos de propiedades elctricas diferentes, aprovechando la atraccin entre cargas opuestas y la repulsin entre cargas iguales.

Los mtodos de separacin o concentracin qumica son en general los ms importantes desde el punto de vista econmico.

Hoy, esta separacin se utiliza con frecuencia como segunda etapa del proceso, despus de la concentracin mecnica. La fundicin proporciona un tonelaje mayor de metal refinado que cualquier otro proceso. Aqu, el mineral metlico, o el concentrado de un proceso de separacin mecnica, se calienta a elevadas temperaturas junto con un agente reductor y un fundente. El agente reductor se combina con el oxgeno del xido metlico dejando el metal puro, mientras que el fundente se combina con la ganga para formar una escoria lquida a la temperatura de fundicin, por lo que puede retirarse de la superficie del metal. La produccin de hierro en los altos hornos es un ejemplo de fundicin; este mismo proceso se emplea para extraer de sus minerales el cobre, el plomo, el nquel y muchos otros metales.

La amalgamacin es un proceso metalrgico que utiliza mercurio para disolver plata u oro formando una amalgama. Este sistema ha sido sustituido en gran medida por el proceso con cianuro, en el que se disuelve oro o plata en disoluciones de cianuro de sodio o potasio. En los diversos procesos de lixiviacin o percolacin se emplean diferentes disoluciones acuosas para disolver los metales contenidos en los minerales.

Los carbonatos y sulfuros metlicos se tratan mediante calcinacin, calentndolos hasta una temperatura por debajo del punto de fusin del metal. En el caso de los carbonatos, en el proceso se desprende dixido de carbono, y queda un xido metlico. Cuando se calcinan sulfuros, el azufre se combina con el oxgeno del aire para formar dixido de azufre gaseoso, y tambin resulta un xido metlico. Los xidos se reducen despus por fundicin.

La sinterizacin y la ondulacin aglomeran partculas finas de mineral. En la primera se utiliza un combustible, agua, aire y calor para fundir las partculas finas de mineral y convertirlas en una masa porosa. En la ondulacin, las partculas se humedecen, se convierten en pequeos ndulos en presencia de un fundente de piedra caliza y a continuacin se cuecen.

Otros procesos, entre los que destacan la piro metalurgia (metalurgia de altas temperaturas) y la destilacin, se emplean en etapas posteriores de refinado en diversos metales. En el proceso de electrlisis, el metal se deposita en un ctodo, bien a partir de disoluciones acuosas o en un horno electroltico. El cobre, el nquel, el cinc, la plata y el oro son varios ejemplos de

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metales refinados por deposicin a partir de disoluciones acuosas. El aluminio, el bario, el calcio, el magnesio, el berilio, el potasio y el sodio se procesan en hornos electrolticos.

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MATERIA PROPIEDADES DE LA MATERIA Propiedades generales Propiedades Especificas CLASIFICACIN DE LA MATERIA CAMBIOS DE LA MATERIA

CAMBIOS DE ESTADO CARACTERSTICAS DE LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA REPRESENTACIN DE LOS COMPUESTOSFENOMENOS QUIMICOS Y FISICOS

NOMBRE DE SUSTANCIAS SENCILLAS. NOMENCLATURA DE COMPUESTOS CON OXIGENO

ELECTROLISISIntroduccinConductores de Corriente ElctricaElectrlitosIonizacinCl2 + 2.Na 2.NaClNaCl Na+ + Cl-ElectrlisisCorriente elctrica y movimiento de ionesReacciones de ElectrodoNa+ + e- Na 2Cl- Cl2 + 2e-2Na+ + 2Cl- 2Na + Cl2Leyes de la ElectrlisisCu2SO4 + H2O Cu++ + SO4= + H+ + HO-2Cu++ 2Cu - 4e-2HO- O2 + 2H+ + 4e-2Cu2SO4 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2Eq = Pa/V

uba-fadu -di-tecno i- unidad 1 - la materia

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