INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA QUÍMICA DEFINICIÓN Química.- Es la cien cienci ciaa que estu estudi diaa la natur natural aleza eza de la mate materi ria, a, su comp compos osic ició ión, n, comportamiento y los cambios en la composición de la misma. Para Para un mejo mejorr estu estudi dioo de esta esta cienc ciencia ia,, se han han esta establ blec ecid idoo las las área áreass de estu estudi dioo que mencionamos a continuación: Química General: General: Estudia las propiedades comunes de todos los cuerpos y las leyes a las que están sometidos los cambios que en ella se efectúan. Aplicada: Estudia las propiedades de cada una de las sustancias en Química Aplicada: particula particular, r, desde el punto de vista vista útil y sus aplicaciones aplicaciones en los diversos diversos sectores: sectores: medicina, agricultura, agricultura, sector industrial, etc. Inorgánica: Estudia las sustancias que provienen el reino mineral. Química Inorgánica: Química ca Orgánica Orgánica:: Estudia principalmente los compuestos que provienen seres Quími vivos, animales y vegetales. También es conocida como la Química del Carbono. Química Analítica: Ciencia que estudia el conjunto de principios, leyes y técnicas cuya finalidad es la determinación de la composición química de una muestra. Bioquímica: Estudia propiedades, reacciones, y productos que participan en los Bioquímica: procesos vitales. Cinética química: Estudia la velocidad de las reacciones químicas. Termodinámica: Termodinámica: Observación y medida de las propiedades microscópicas de las sustancias (P, V, T) que permite calcular otras magnitudes como calor y trabajo. Química ambiental: Área de la química que estudia el medio ambiente.
ESTUDIO DE LA MATERIA Materia.- Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio Tiene masa y volumen. •
La materia está formada por pequeñas partículas. Según sea la fuerza de unión de estas partículas se encontrará en: estado sólido, estado líquido o estado gaseoso.
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
Para un mejor estudio de la materia recurrimos a los sistemas materiales, que son porciones de materia con las mismas características y composición. Sustancias.- Son las diversas clases de materia y podemos distinguir dos tipos: •
1.- Sustancia Pura.- No se puede descomponer en otras más elementales por procedimientos físicos sencillos y presenta propiedades y características que la distinguen de las demás, por poseer una composición química fija e invariable. Por ejemplo el mercurio (único metal líquido a temperatura ambiente), el hierro o el aluminio. Dentro de las sustancias puras podemos distinguir; las sustancias simples o elementos y las sustancias compuestas o compuestos. a. Elemento Químico.- Toda sustancia que no se puede descomponer en otras más sencillas por procedimientos químicos ordinarios, ya que están formadas por un solo tipo de partículas, a las que llamaremos átomos y que son las de menor porción de un elemento que conserva sus propiedades. Por ejemplo: el cobre, la plata, el oxígeno. b. Compuesto Químico.-Si se puede descomponer en dos o más sustancias simples ya que está formado por la combinación de dos o más elementos en unas proporciones fijas, siendo las propiedades del compuesto diferentes de las de sus elementos constituyentes. Por
ejemplo: el agua, el ácido sulfúrico, el dióxido de carbono. Las unidades de los compuestos se llaman moléculas y están formadas por la unión de dos o más átomos y es la menor porción de un compuesto que conserva todas sus propiedades. Las sustancias, tanto simples como compuestas, se representan mediante fórmulas, que indican el número de átomos de cada clase que la forman o bien la relación entre el número de átomos de cada elemento que interviene en la sustancia. 2.- Mezclas.- Es una combinación de dos o más sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características.Son de dos tipos: a. Mezcla homogénea.- La composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Ejemplo: bebida no alcohólica, leche, soldadura. b.- Mezcla heterogénea.- La composición no es uniforme en todas partes. Ejemplo: cemento, virutas de hierro en arena. DIFERENCIA ENTRE MEZCLA Y COMPUESTO QUÍMICO. Una mezcla es la unión física de dos o más sustancias que cumple las siguientes condiciones: *Cada una de las sustancias componentes conserva sus propiedades. *Las sustancias componentes son separables por medios físicos. *Las sustancias componentes pueden intervenir en cualquier proporción *En su formación las mezclas no presentan manifestaciones energéticas. En otras palabras una mezcla es un agregado de dos o más sustancias entre las cuales no existe acción química alguna. Para ilustrar la diferencia entonces se puede considerar la unión a temperatura ambiental de azufre y hierro finamente pulverizados para obtener una mezcla que puede separarse con medios físicos, como por ejemplo con la ayuda de un imán que atrae a las partículas de hierro (separación magnética) o de alcohol etílico con agua, que pueden ser separadas por destilación Si se mezcla nuevamente hierro con azufre, pero en una proporción de 4 partes de azufre por 7 de hierro y se los calienta fuertemente se obtiene una masa compacta llamada sulfuro de hierro cuyas propiedades son diferentes a las del azufre y las del hierro en el que ya no es posible la separación por medios físicos.
PROPIEDADES DE LA MATERIA Hay dos tipos de propiedades que presenta la Materia: 1.-Propiedades Extensivas o Extrínsecas.- Dependen de la cantidad de materia que contiene. Son: Masa, Volumen, longitud, Calor, energía potencial, etc. 2.-Propiedades Intensivas o Intrínsecas.- No dependen de la cantidad de materia y pueden ser una relación de propiedades. Son: Temperatura, Temperatura Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Índice de Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc. Las Propiedades Intensivas pueden servir para identificar y caracterizar una sustancia pura.
Nota: Todos los cuerpos tienen masa ya que están compuestos por materia. También tienen peso, ya que son atraídos por la fuerza de gravedad. Por lo tanto, la masa y el peso son dos propiedades diferentes y no deben confundirse .
FENÓMENO FÍSICO Y FENÓMENO QUÍMICO 1.- Fenómeno físico.- Es aquel proceso que incide sobre un sistema de modo que no dé lugar a la formación de nuevas sustancias. 2.- Fenómeno químico.- Cuando se producen nuevas sustancias. El fenómeno químico en otras palabras afecta la estructura química de la sustancia, mientras que el físico no. Aquí se identifican fenómenos físicos y químicos, para un fenómeno natural y para un hecho de la vida diaria: Durante el proceso de FOTOSINTESIS FENOMENO a- la hoja TOMA CO2 del aire,(también llega el H2O tomada del FÍSICO suelo por la raíz ) b- el AGUA se transforma en HIDRÓGENO y OXÍGENO, QUÍMICO c- el OXÍGENO se desprende de la planta y vuelve a la atmósfera FÍSICO d- el HIDRÓGENO reacciona con el DIÓXIDO DE QUÍMICO CARBONO para formar ALMIDÓN
En un AUTOMOVIL a- Se INYECTA gasolina en un carburador b- se MEZCLA con aire c- la mezcla se CONVIERTE en vapor d- se QUEMA ( y los productos de la combustión) e- se EXPANDEN en el cilindro
FENOMENO Físico Físico Físico Químico Físico
3.-Fenómenos Nucleares.- Por analogía con las reacciones químicas, se llaman reacciones nucleares las interacciones entre núcleos atómicos o entre núcleos atómicos y partículas elementales; por extensión, se incluyen también las interacciones entre partículas elementales. Ejemplo: La fisión nuclear
FISIÓN NUCLEAR .-Es una reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz de esta división el núcleo se separa en dos fragmentos acompañado de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos neutrones y de una gran cantidad de energía (200 MeV) que se transforma finalmente en calor.
Densidad de Sustancias Es la propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
d: Densidad de la sustancia. m: Masa de la sustancia.(kg,g) V: Volumen que ocupa la sustancia. (L, ml, m3)
La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el Sistema Internacional la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) por lo tanto las unidades de la densidad será en kilogramos por metro cúbico (kg/m3), del mismo modo se usan los equivalentes.
Sustancia
Densidad (Kg /m3)
Densidad (g/cm3)
Agua
1000
1
Aceite
920
0.92
Gasolina
680
0.68
Plomo
11300
11.3
Acero
7800
7.8
Mercurio
13600
13.6
Madera
900
0.90
Aire
1.3
0.0013
Tabla Nº 01: Densidad de algunas sustancias.
Cálculo de la densidad en los líquidos En forma experimental, podemos hallar el valor de la densidad, usando un recipiente al que le añadiremos agua(o cualquier otro líquido) y, utilizando una probeta y la balanza electrónica, vamos a calcular las masas que tienen diferentes volúmenes de agua; los vamos a anotar: Masa de agua
Volumen de agua
m1
V1
m2
V2
m3
V3
. Cálculo de la densidad en los sólidos Primero debemos determinar la masa del sólido en la balanza. Para hallar el volumen:
Cuerpos regulares: Aplicaremos la fórmula que nos indique la figura geométrica. Si es necesario conocer alguna de sus dimensiones las mediremos con el calibre, la regla o el instrumento de medida adecuado. Cuerpos irregulares: En un recipiente graduado echaremos agua y anotaremos su nivel. Luego, sumergiremos totalmente el objeto y volveremos a anotar el nuevo nivel, La diferencia de niveles será el volumen del sólido(volumen sumergido) •
•
Las medidas se deben realizar por lo menos, tres veces y calcularemos la media aritmética para reducir errores el cual será el valor denominado para la densidad que deseamos obtener.
