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FACULTAD DE INGENIERIA ADMINISTRATIVA E INDUSTRIAL
ASIGNATURA: QUIMICA I
CODIGO : QU- 01
UNIDAD No 01: MATERIA Y ENERGIA
DOCENTE : Ing ROBERT VEGA BARRANTES
LIMA-PERU
2012
Unidad No 01
MATERIA Y ENERGIA
MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
Clase N0 1 y 2
Introducción a la química; Materia y Energía; Clases, Propiedades; estados; Unidades del
SI, Conversiones
QUIMICA
Q General
MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
Q Descriptiva Q Analítica Q. Aplicada
Q Inorgánica
Q Orgánica Q Cuantitativa
Q Cualitativa
Astronomía
Geoquímica
Petroquímica
Q Industrial
Fisicoquímica
Bioquímica
Farmacoquimica
La QUIMICA: Ciencia natural que estudia la composición interna de la materia, sus
propiedades y transformación.
MATERIA
Sustancias
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Mezclas
Elementos
Cantidad de soluto
Conducción eléctrica
Estado Físico
Coloides
Homogéneas Heterogéneas
diluido
SolucionesSuspensión
concentrado
saturado
sobresaturado
Conductores No conductores
ElectrolitosNo
electrolitos
Compuestos
MATERIAMATERIATodo aquello que ocupa un lugar en el espacio y posee masa, volumen y es perceptible por los órganos de los sentidos, podemos ver y tocar, pero también es materia todo aquello que no podemos ver ej. el aire.Pero no todo lo que esta a nuestro alcance es materia, sino lo constituye los planetas, el sol y demás estrellas y a escala microscópica también es materia las células, virus, ADN, etc
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ENERGIAENERGIALlamado Materia dispersada , es la capacidad para realizar trabajo o transferir calor, la energía puede ser mecánica (cinética y potencial), luminosa, eléctrica, calorífica, nuclear electromagnética, etc.Ejemplo un cuerpo en movimiento como una roca despeñándose posee energía a causa del movimiento, esta energía se llama cinética, la energía que posee un cuerpo debido a su posición, condición o composición como es el carbón ya que produce calor al quemarla
Donde: E= Energía almacenada en un cuerpo de masa m C=velocidad de la luzCabe mencionar que si el cuerpo sufre algún cambio se cumple la expresión ∆E=∆m C2
En los fenómenos químicos y físicos ordinarios la variación de energía es muy pequeña debido a que ∆m es insignificante, por lo que es correcto afirmar que la masa de un sistema físico o químico permanece inalterable o sea se cumple la ley de la conservación de la masa.Sin embargo en procesos o fenómenos nucleares tiene alta significación porque involucra grandes cantidades de energía provenientes de la conversión de una cierta masa (∆m) relativamente pequeña según la ecuación ∆E=∆m C2
La Ley de la conservación de la materia y energía se puede expresar con un enunciado sencillo:“La cantidad combinada de materia y energía en el universo es fija”
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Según la “Teoría Especial de la relatividad” de Albert Einstein, físico alemán, plantea que la masa y la energia son dos formas de la materia que están relacionados mediante la siguiente expresión:
E= mC2
Clasificación de la MateriaClasificación de la Materia1-Sustancia Pura :Es la materia cuyas partículas ( átomos, iones, moléculas) tienen una composición fija, definida y las mismas propiedades Ejm el agua de mar.La sustancia pura tiene una composición constante, invariable, podemos clasificar las sustancias como elementos o compuestos.1.1-Elementos: Sustancia fundamentales de las cuales se compone toda la materia.Esta constituido por átomos de un mismo elemento por lo tanto no se pueden descomponer en otras mas sencillas EjmEl fierro, el oxigeno, el fósforo, el mercurio, etc.
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1.2-Compuestos: Sustancia formadas por dos o mas elementos unidos químicamente en proporciones definidas de masa.Ej. el agua puede descomponerse mediante una corriente eléctrica directa en los elementos hidrogeno y oxigeno.El agua pura sin importar su origen consta de 11 % de hidrogeno y 89% de oxigeno
2.-Mezclas: Son combinaciones de dos o mas sustancias en cualquier proporción en las cuales cada sustancia retiene su propia identidad química, es decir sus componentes conservan sus propiedades químicas mas no sus propiedades físicas, por lo tanto son susceptibles a la separación por medios mecánicos o físicos.
2.1 Mezclas homogéneas: Llamados soluciones, son mezclas en las cuales todas sus partes son uniformes Ej.El aire es una mezcla homogénea de las sustancias gaseosas: nitrógeno, oxigeno, vapor de agua, bióxido de carbono y otras sustancias.El azúcar, la sal y otras sustancias se disuelven en agua para formar mezclas homogéneas.
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2.2 Mezclas heterogéneas: Son mezclas que no tiene la misma composición, propiedades, apariencia en cada parte EjmLa mezcla de arena, las rocas y la madera..
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Propiedades Especificas y Generales de la MateriaP Generales: Son propiedades que presenta todo cuerpo sin excepción y son:
Masa: cantidad de sustancia expresados en unidades de masaVolumen: cantidad de sustancia expresados en unidades de volumen.Impenetrabilidad: El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro al mismo tiempo.Divisibilidad: Todo cuerpo puede dividirse en fracciones cada vez más pequeños.Porosidad: Todo cuerpo posee espacios intermoleculares.Peso: Todo cuerpo es atraído por acción de la gravedad
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P Especificas: Son propiedades que caracterizan, identifican y diferencia una sustancia de la otra. Las propiedades especificas pueden ser físicas y quimicas.1- Propiedades Físicas:Son aquellas propiedades que pueden ser observadas en ausencia de variaciones en la composición. o la modificación de la estructura interna de una sustancia Ej.El color, la densidad, la dureza, los puntos de ebullición y fusión, las conductividades eléctricas y térmicas etc.Las propiedades físicas pueden ser 1.1-Propiedades intensivas: Son aquellas propiedades que no dependen de la cantidad de sustancia presente ej. densidad temperatura de ebullición, color, olor, dureza, sabor, calor latente de fusión, electronegatividad, etc.
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1.2-Propiedades extensivas: Son aquellas propiedades que dependen de la cantidad de sustancia presente .ej., peso, área volumen, presión de gas, calor ganado, calor perdido.
2- Propiedades Químicas: Son las propiedades exhibidas por la materia cuando sufre cambios en su composición. Es decir son observables medibles y calculables que se relacionan con la modificación de la estructura interna de una sustancia, ej.Acidez, basicidad, combustibilidad electronegatividad, paramagnetismo.Todas las propiedades químicas son propiedades intensivasEjmEl CH4 es combustible ( se combina con el O2 del aire)El C2H5OH es inflamable y el H2O no
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Estados Físicos de la MateriaLa materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.Existe un cuarto estado que es el estado plasmático, los tres primeros son más comunes a temperatura ambiental y por tanto de mayor importanciaSolido: Tiene volumen y forma definida las fuerzas de cohesión entre las partículas son mucho mayores en comparación a las fuerzas de repulsión.Liquido: Tiene volumen definido pero forma variable las moléculas se atraen entre ellas por las llamadas fuerzas de cohesión.Gaseoso: Tiene forma y volumen variable, las fuerzas de repulsión entre las moléculas son mucho mayores que las fuerzas de cohesión, la velocidad con que se mueven las moléculas son proporcionales a la temperatura.
Plasmatico: Es el estado mas abundante de la materia , es un sistema que se halla a elevadas temperaturas unos 2x106 K y que están constituidos por iones y partículas subatómicas, esta forma de materia lo encontramos en el interior de las estrellas (sol).
SÓLIDO
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LIQUIDO VAPOR GAS
Fusión
Sublimación Directa
vaporización
Solidificación Condensación
Licuación
Sublimación inversa (deposición)
Cambios de Estado Físico de la Materia
La materia puede pasar de un estado a otro por efecto de la
variación de T y P con producción de ganancia o perdida de Energía
Definiciones usadasVolatilización: Es un vaporización violenta, la presentan algunos líquidos volátiles como ron, acetona alcohol, etc.Evaporización: Es una vaporización solo a partir de la superficie libre del liquidoEj. Vaporización de la gasolina.Ebullición: Es una vaporización a T constante y a partir de cualquier parte de la masa del liquido con producción de burbujas Nota: cada líquido tiene su punto de ebullición a una presión externaEj. La ebullición del agua a 100C y a la presión de 1 atmAlgunos ejemplos.
•El paso de acetona liquida a vapor de acetona (volatilización)•El paso del yodo sólido a yodo gaseoso (sublimación)•El paso de azufre sólido a azufre liquido (Fusión)•El paso de oxigeno gaseoso a oxigeno liquido (Licuación)Temperatura Critica: Es la temperatura por encima de la cual no es posible la licuación, por mas alta que sea la presión que se aplica.Presión Crítica. Es la presión que debe aplicarse a una sustancia gaseosa en su temperatura crítica para que ocurra la licuación.
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Todo cuerpo que se encuentra en estado gaseoso en forma natural a temperatura ambiente, su temperatura crítica es
generalmente inferior a la temperatura ambiental por lo que son faciles de licuar
Ejm O2, N2, Cl2, H2, Ar, CH4
Gas
Vapor
Todo cuerpo cuyo estado natural no es gaseoso pero por aumento de energía logra eventualmente pasar al estado gaseoso, estas sustancias son dificilmente licuables por que su temperatura critica es mayor a la temperatura ambiente.Ejm
Vapor: vapor de agua, vapor de benceno, vapor de alcohol.
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Notación CientíficaLas cifras significativas se escriben con un solo cifra significativa entera diferente a cero, luego se multiplica por 10 elevado a una potencia igual al No de posiciones que se ha movido el punto decimal.
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Si corres a la izq. el esponente será positivo
Si corres a la derecha el
esponente será negativo
. Punto decimal
Ej El numero de Avogadro es: 602300000000………..0 .Hay 23 posiciones del punto a la izquierdaLa expresion científica será= 6,023x10 23
La masa de un atomo de hidrogeno es: 0.0000…………….1.67Hay 24 posiciones hacia la derechaLa expresión científica será: 1,67x10 -24
Sistema Internacional de Unidades
Denominado sistema internacional de medidas, viene hacer el sistema de unidades mas usado. Junto con el antiguo Sistema Metrico decimal, que es su antecesor y que se ha mejorado, el SI también es conocido como sistema métrico, especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas o fundamentales. En 1971, fue añadida la séptima unidad básica, el mol.Una de características importantes de este sistema es que están basadas sus unidades en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como “la masa del prototipo internacional del kilogramo.
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En nuestro país a partir de 1985 es obligatorio su uso, como sistema legal de unidades de medida (SLUMP)
Magnitud Nombre Símbolo
Longitud metro m
Masa kilogramo Kg.
Tiempo segundo s
Intensidad de corriente eléctrica
ampere A
Temperatura termodinámica
kelvin K
Cantidad de sustancia mol mol
Intensidad luminosa candela cd
Unidades Básicas Fundamentales
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Magnitud Nombre Símbolo Expresión en unidades SI básicas
Ángulo plano Radián rad mm-1= 1
Ángulo sólido Estereorradián sr m2m-2= 1
Unidades Suplementarias
Magnitud Nombre Símbolo
Superficie metro cuadrado m2
Volumen metro cúbico m3
Velocidad metro por segundo m/s
Aceleración metro por segundo cuadrado m/s2
Número de ondas metro a la potencia menos uno m-1
Masa en volumen kilogramo por metro cúbico kg/m3
Velocidad angular radián por segundo rad/s
Aceleración angular radián por segundo cuadrado rad/s2
Unidades Derivadas
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Para
múltiplos
Prefijo Símbolo Factor
Yotta Y 1024
Zetta Z 1021
Exa E 1018
Peta P 1015
Tera T 1012
Giga G 109
Mega M 106
Kilo K 103
Hecto H 102
Deca da 10
Prefijos del SIMATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
Para
submúltiplos
Prefijo Símbolo Factor
Yocto y 10-24
Zecto z 10-21
Atto a 1018
femto f 10-15
Pico p 10-12
nano n 10-9
micro µ 10-6
Mili m 10-3
centi c 10-2
deci d 10-1
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Método Factor UnidadEste método de la multiplicación por la unidad no cambia el valor de un expresión, si representamos uno de una forma útil, podemos hacer muchas conversiones “multiplicando por uno” este es una herramienta matemática que es casi infalible Ej1-Expresar 1,47 millas en pulgadas Solución:Xpulg= 14,7 millas x 5,280 pies/ x 12 pulg. = 9,31 x104 pulg 1 milla 1pie2-Un litro es exactamente 1cm3 ¿Cuántas pulgadas cúbicas hay en 1 cm3?SoluciónXpulg 3 = 1cm3 x(1pulg )3 = 1cm3 x 1pulg 3 = 61,0pulg 3
2.54cm 16,4cm3
3-Una muestra de oro tiene una masa de 0,234 mg ¿Cual es su masa en g y en Kg?X g= 0,234mg x 1g = 2,34 x10-4 g 1000mgX Kg= 2,34 x10-4g x 1Kg = 2,34 x10-7 Kg 1000g
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Problemas de AplicaciónLa distancia entre 2 átomos de hidrogeno en una molécula de hidrogeno es 74pm, convertir la distancia en m, si se sabe: 1pm= 10-12mRsta: 7,4x10-11m 2-La ingesta diaria de glucosa de una persona promedio es 0,0833lb ¿Cuánto es esta masa en miligramos? Si se sabe: 1 lb. 453,6g 1g= 1000mgRsta: 3,78x104 mg 3-Un adulto promedio tiene 5,2 litros de sangre ¿Cuál es el volumen de sangre en m3? Si se sabe que. 1l= 1000cm3
Rsta. 5,2 x10-3 m3
4-La densidad de la plata es 10,5 g/cm3 conviértase la densidad en Kg./m3 .Rsta: 1,05x104 Kg.
5-Si el precio del oro el 3 de noviembre fue de 384 dólares por onza ¿Cuanto costara 1,00g de oro ese día? Si se sabe: 1 onza 28,4g
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