C ti   f M ttConservation of Matter

reactants = product

43.43 g Original mass = 43.43 g Final mass

reactants = product

TransformationAll matter has the ability to transform, 

ie. Change

There are 3 types of transformationsPh i l1. Physical

2. Chemicall3. Nuclear

TransformationsPhysical: does not modify the nature, or the characteristic properties of the matter. The atom and the molecule does not changethe molecule does not change.Chemical: does modify the nature and the characteristic properties of the matter  implies a characteristic properties of the matter, implies a rearrangement of the connections between atoms and the formation of new molecules. Nuclear: implies a rearrangement of particles in the nucleus and the formation of new elements

Chemical TransformationThe bonds between the atoms (reactants)  will break and new bonds will form elsewhere ( products).H     i     h i l  f iHow to recognize a chemical transformation?

Chemical TransformationThe bonds between the atoms (reactants)  will break and new bonds will form elsewhere ( products).H     i     h i l  f iHow to recognize a chemical transformation?

Emission of gas

Chemical TransformationThe bonds between the atoms (reactants)  will break and new bonds will form elsewhere ( products).H     i     h i l  f iHow to recognize a chemical transformation?

Emission of gasEmission or absorption of heatEmission or absorption of heat

Chemical TransformationThe bonds between the atoms (reactants)  will break and new bonds will form elsewhere ( products).H     i     h i l  f iHow to recognize a chemical transformation?

Emission of gasEmission or absorption of heatEmission or absorption of heatEmission of light

Chemical TransformationThe bonds between the atoms (reactants)  will break and new bonds will form elsewhere ( products).H     i     h i l  f iHow to recognize a chemical transformation?

Emission of gasEmission or absorption of heatEmission or absorption of heatEmission of lightColor changeColor change

Chemical TransformationThe bonds between the atoms (reactants)  will break and new bonds will form elsewhere ( products).How to recognize a chemical transformation?How to recognize a chemical transformation?

Emission of gasEmission or absorption of heatpEmission of lightColor changeF ti   f    i it tiFormation of a precipitation

InterpretationCH4 (g) +  2 O2 (g) CO2 (g) +   2 H2O (l)This means:

Methane reacts with oxygen to form carbon dioxide and water

S mbol Ph sical StateSymbol Physical States solidl liquidl liquidg gasaq aqueousaq aqueous

Conservation of MassThink back…Nothing created, nothing lost, all is constant

The law of conservation of mass: the total mass of the  i   l    h   l    f  h   dreactants is equal to the total mass of the products

Balancing EquationsWhen we write chemical equations we must balance, according to the law of conservation of massTh f   k   h   l   f  h  f i   f Therefore take the example of the formation of ammonia

N +   H NHN2(g) +   H2(g) NH3(g)

Count the atoms

Unbalanced vs BalancedN2(g) +   H2(g) NH3(g)

2 Nitrogen + 2 Hydrogen         1 Nitrogen 3 HydrogenN2(g) +   H2(g) 2 NH3(g)

2 Nitrogen + 2 Hydrogen         2 Nitrogen 6 HydrogenN     H  NHN2(g) +  3 H2(g) 2 NH3(g)

2 Nitrogen + 6 Hydrogen         2 Nitrogen 6 Hydrogen

Unbalanced vs BalancedCH4(g) +   O2(g) CO2(g)   +    H2O

1 Carbon + 4 Hydrogen   +   2 Oxygen      1 Carbon 2 Oxygen  + 2 Hydrogen  1 Oxygen

CH ( ) +   O ( ) CO ( ) +   2 H OCH4(g) +   O2(g) CO2(g)   +   2 H2O1 Carbon + 4 Hydrogen   +   2 Oxygen      1 Carbon 2 Oxygen  + 4 Hydrogen  2 Oxygen

CH4(g) +  2 O2(g) CO2(g)   +   2 H2O1 Carbon + 4 Hydrogen   +   4 Oxygen      1 Carbon 2 Oxygen  + 4 Hydrogen  2 Oxygen

PhotosynthesisCO2 (g) +   H2O (l) C6H12O6 (s) +   O2 (g)

What is the balanced equation?

PhotosynthesisCO2 (g) +   H2O (l) C6H12O6 (s) +   O2 (g)

What is the balanced equation?

6CO2 (g) +   6H2O (l) C6H12O6 (s) +   6O2 (g)

Acid‐Base NeutralizationThis is a reaction where an acid and a base react to form the products salt and waterA id       B          S l       WAcid   +   Base         Salt  +   WaterAcid            H+

B            OHBase           OH‐

HCl   +    NaOH              NaCl   +   H2O

Acid‐BaseExamples:1. HF    +   KOH          KF   +   H2O2. H2SO4 + Mg(OH)2 MgSO4 (s) + H2O3. HBr  + Ca(OH)2 CaBr2 (s) + H2O

“Matter and Change”Change

Properties of Matter

OBJECTIVES:J

Identify properties of matter as t i    i t iextensive or intensive.

Properties of Matterp

OBJECTIVES:J

Define physical property, and li t l    h i l list several common physical properties of substances.p p

Properties of Matterp

OBJECTIVES:J

Differentiate among three states f  ttof matter.

Properties of Matter

OBJECTIVES:J

Describe a physical change.

MatterMatter is anything that: a) has mass, and b) takes up space) p pMass = a measure of the amount of “stuff” (or material) the object contains stuff  (or material) the object contains (don’t confuse this with weight, a 

  f  i )measure of gravity)Volume = a measure of the space poccupied by the object

Describing MatterP ti   d t  d ib   tt    b  Properties used to describe matter can be classified as:1) Extensive – depends on the amount of 

matter in the sample‐Mass, volume, calories are examples

2) Intensive – depends on the type of matter, p ypnot the amount present‐ Hardness, Density, Boiling Point, y, g

Properties are…W d   h  d ib    ( dj i )Words that describe matter (adjectives)Physical Properties‐ a property that can be observed and measured without changing the observed and measured without changing the material’s composition.Examples‐ color  hardness  m p  b pExamples‐ color, hardness, m.p., b.p.Chemical Properties‐ a property that can only be observed by changing the composition of be observed by changing the composition of the material. Examples‐ ability to burn, decompose, p y , p ,ferment, react with, etc.

States of matter1) Solid‐matter that can not flow (definite shape) and 

has definite volume.2) Liquid definite volume but takes the shape of its 2) Liquid‐ definite volume but takes the shape of its 

container (flows).3) Gas‐ a substance without definite volume or shape 3) Gas a substance without definite volume or shape 

and can flow.Vapor‐ a substance that is currently a gas, but normally is a liquid or solid at room temperature.  (Which is correct: “water gas”, or “water vapor”?)

States of MatterStates of MatterDefinite Definite Result of a

TemperatureI Will it

Volume? Shape?TemperatureIncrease?

Small

Compress?

Solid YES YES Small Expans. NO

Liquid YES NO Small Expans. NO

Gas NO NO Large YESGas NO NO Expans. YES

4th state: Plasma formed at high4th state: Plasma - formed at high temperatures; ionized phase of matter as found in the sun

Three Main Phases

CondenseF

Melt Evaporate

CondenseFreeze

Melt Evaporate

S lid Li id GSolid Liquid Gas

Copper Phases - Solid

Copper Phases - Liquid

Copper Phases – Vapor (gas)

Physical vs. Chemical Changeh l h ll h h blPhysical change will change the visible 

appearance, without changing the composition f th   t i lof the material.Boil, melt, cut, bend, split, crackb l d llIs boiled water still water?

Can be reversible, or irreversibleChemical change ‐ a change where a new form of matter is formed.

Rust, burn, decompose, ferment

Mixtures

OBJECTIVES:J

Categorize a sample of matter as   b t       i ta substance or a mixture.

MixturesOBJECTIVES:

Distinguish between homogeneous and heterogeneous homogeneous and heterogeneous samples of matter.

Mixturestu esOBJECTIVES:

Describe two ways that components of mixtures can be components of mixtures can be separated.

Mixtures are a physical blend of at least   b  h   i bl   i i   two substances; have variable composition.  

They can be either:) H t   th   i t  i   t 1) Heterogeneous – the mixture is not 

uniform in compositionCh l t   hi   ki   l   il• Chocolate chip cookie, gravel, soil.

2) Homogeneous ‐ same composition th h t   ll d “ l ti ”throughout; called  solutions• Kool‐aid, air, salt waterE    k  i ’     iEvery part keeps it’s own properties.

Solutions are homogeneous mixtures

Mixed molecule by molecule, thus too small to see the different partsCan occur between any state of matter: gas y gin gas; liquid in gas; gas in liquid; solid in liquid; solid in solid (alloys), etc.q ; ( y ),Thus, based on the distribution of their components  mixtures are called components, mixtures are called homogeneous or heterogeneous.

Phase?The term “phase” is used to describe any part of a sample with uniform composition p p pof properties.A homogeneous mixture consists of a singleA homogeneous mixture consists of a singlephaseA heterogeneous mixture consists of two or A heterogeneous mixture consists of two or more phases.

Separating Mixtures

Some can be separated easily by physical means: rocks and marbles, iron filings and sulfur (use magnet) gDifferences in physical properties can be used to separate mixturesused to separate mixtures.Filtration ‐ separates a solid from the li id i    h t   i t  (b  liquid in a heterogeneous mixture (by size) 

Separation of a MixtureSeparation of a MixtureComponents of dyes such as ink may be separated by paper chromatographyseparated by paper chromatography.

Separation of a MixtureDistillation: takes advantageDistillation: takes advantage of different boiling points.

NaCl boils at 1415 oC

Elements and Compoundsp

OBJECTIVES:J

Explain the differences between   l t  d    dan element and a compound.

Elements and Compoundsp

OBJECTIVES:J

Distinguish between a substance d    i tand a mixture.

Elements and CompoundsElements and CompoundsOBJECTIVES:

Identify the chemical symbols of elements  and name elements elements, and name elements given their symbols.

Substances are either:a) elements, orb) compounds

Substances: element or compound

Elements‐ simplest kind of mattercannot be broken down any simpler and still have 

i   f  h   l !properties of that element!all one kind of atom.

Compounds are substances that can be broken down Compounds are substances that can be broken down only by chemical methods

when broken down, the pieces have completely different p p yproperties than the original compound.made of two or more atoms, chemically combined (not just a physical blend!)just a physical blend!)

Compound vs. MixtureCompound MixtureCompound Mixture

Made of one kind Made of more thanof material one kind of material

Made by a Made by aMade by a chemical change

Made by a physical change

Definitecomposition

Variablecompositioncomposition composition

Which is it?

C ompoundMixture

ElementCompound

Elements vs. CompoundsElements vs. Compounds

Compounds can be broken down into Compounds can be broken down into simpler substances by chemical means, b t  l t  cannotbut elements cannot.A “chemical change” is a change that produces matter with a different composition than the original matter.p g

Chemical ChangeA h i hi h b tA change in which one or more substances are converted into different substances.

Heat and lightlight are often

id fevidence of a chemical hchange.

Properties of CompoundsProperties of CompoundsQuite different properties than their component elementscomponent elements.Due to a CHEMICAL CHANGE, the resulting compound has new and different properties:compound has new and different properties:• Table sugar – carbon, hydrogen, oxygen• Sodium chloride  sodium  chlorine• Sodium chloride – sodium, chlorine• Water – hydrogen, oxygen

Cl ifi ti f M ttClassification of Matter

Symbols & Formulasl h lCurrently, there are 117 elements

Elements have a 1 or two letter symbol, and d  h    f lcompounds have a formula.

An element’s first letter always capitalized; if there is a second letter  it is written lowercase:  B  Ba  C  Ca  H  second letter, it is written lowercase:  B, Ba, C, Ca, H, He

Chemical Reactions

OBJECTIVES:J

Describe what happens during a h i l  hchemical change.

Chemical ReactionsChemical ReactionsOBJECTIVES:J

Identify four possible clues that   h i l  h  h  t k  a chemical change has taken place.p

Chemical Reactions

OBJECTIVES:J

Apply the law of conservation of  t   h i l  timass to chemical reactions.

Chemical ChangesChemical ChangesThe ability of a substance to undergo a specific chemical change is called a chemical specific chemical change is called a chemical property.• iron plus oxygen forms rust  so the ability to • iron plus oxygen forms rust, so the ability to rust is a chemical property of iron

During a chemical change (also called During a chemical change (also called chemical reaction), the composition of matter always changes  matter always changes. 

Chemical Reactions are…When one or more substances are changed into new substances.Reactants‐ the stuff you start withProducts‐ what you makeProducts what you makeThe products will have NEW PROPERTIES different from the reactants you started withdifferent from the reactants you started withArrow points from the reactants to the new 

d tproducts

Recognizing Chemical Changes1) Energy is absorbed or released (temperature 

changes hotter or colder)2) Color changes3) Gas production (bubbling, fizzing,  or odor 

h   k )change; smoke)4) formation of a precipitate ‐ a solid that separates 

from solution (won’t dissolve)from solution (won t dissolve)5) Irreversibility ‐ not easily reversedBut  there are examples of these that are not chemical But, there are examples of these that are not chemical 

– boiling water bubbles, etc.

Conservation of Mass D i     h i l  i   h     f During any chemical reaction, the mass of the products is always equal to the mass of h  the reactants.All the mass can be accounted for:Burning of wood results in products that appear to have less mass as ashes; where is the rest?

Law of conservation of massLaw of conservation of mass