Apuntes Estructura Materia

Sylvia Araya CBI120 1 Semestre 2011

APUNTES CATEDRA UNIDAD I

ESTRUCTURA DE LA MATERIA Y ATOMICA

PROCESOS BIOLOGICOS I CBI 120

Semana 1

Prof. Sylvia Araya

1 Semestre 2011

Introducción

La vida es una propiedad que marca la diferencia entre los seres vivos y los que no lo

son; no obstante, la constitución de los seres vivos no se diferencia de la del resto de los

no vivientes, pues la materia que los constituye está formada por moléculas y átomos.

La química está presente en nuestros hogares: actividades como lavar,

desinfectar, fumigar son ahora mucho más fáciles de realizar; ello se debe a que en el

mercado encontramos productos elaborados químicamente que simplifican estas tareas

domésticas.

De igual manera, perfumes, desodorantes, polvos faciales, cremas dentales, cremas para

afeitar o para proteger la piel se elaboran con el auxilio de la química; entonces podemos

decir que esta ciencia ayuda al hombre a mejorar sus condiciones de vida y a realizar de

manera más fácil sus tareas cotidianas.

Asociada con otras ciencias como la biología y la ingeniería genética, la química ha

contribuido a conocer más la naturaleza humana y con ello prevenir y mejorar la salud de

los habitantes del planeta; un ejemplo lo constituye el reciente hecho de descifrar el

misterio del DNA (ácido desoxirribonucléico) responsable de nuestras características

genéticas.

CBI120 Procesos Biológicos 1 semestre 2011 Autor Sylvia Araya

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1. Química

Materia :

Propiedades, cambios y clasificacion de la materia

Propiedades de la materia 1. Propiedades físicas : son aquellas propiedades que presenta la materia y

que al ser observadas no cambian su composición química . Ej. Color , olor ,dureza, constantes físicas ( densidad, pto. De ebullición, de fusión, viscosidad, radio atómico etc.) 2. Propiedades químicas: son aquellas propiedades que presenta la materia y

que al ser observadas cambian la composición química. (reactividad química que presenta la materia)

Ej. El metano (gas natural) tiene la propiedad química de reaccionar con oxígeno (reacción de

combustión).

Materia es todo lo que nos rodea, que tiene masa y ocupa un volumen en el espacio.


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Si las propiedades dependen o no de la materia se clasifican en : 1. Propiedades extensivas: dependen de la materia

ej. Volumen, propiedades coligativas, energía

2. Propiedades intensivas : no dependen de la materia ej. Densidad, pto de ebullición, de fusión etc. Cambios que presenta la materia:

Fuente de Información Teórica e Imágenes1 Webibliografia Interactiva Te sugerimos que visites las siguientes direcciones interactivas http://iessuel.org/ccnn/interactiv/quimica01.htm http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/practica.html

1 Créditos Imagen http://iessuel.org/ccnn/interactiv/quimica01.htm


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1. Cambio de estado : ocurre sin cambio alguno en la composición química. ej. Cambios de estado de sólido a líquido, líquido a gaseoso .

Cambios de estado de la materia

Ejemplo. Cambios de estado en el agua2

2 http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/otras-propiedades agua.html?x=20070417klpcnatun_98.Kes&ap=1


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Ej ¿Qué ocurre a nivel molecular?3

2 .Cambio químico: para que ocurra un cambio de este tipo se necesita que:

a) Se usen una o más sustancias b) Se formen una o más sustancias nuevas c) Se absorba o libere energía Ejm. Cuando el gas metano reacciona con el oxígeno se produce una reacción conocida con el nombre de combustión , esto corresponde a un cambio químico .

CH4 (g) + O2 (g) → CO2 (s) + H2O (g) reacción que libera energía. Cuando una sustancia sufre un cambio químico demuestra sus propiedades químicas y por lo general las propiedades físicas se alteran. Pero atención : un cambio físico puede sugerir un cambio químico, por ej. Un cambio de color, el calentamiento o formación de un sólido al mezclar dos soluciones. Ej.Reacciòn del Hierro con azufre para formar sulfuro de azufre 4

33 www.kalipedia.com/popup/popupWindow.html?tipo.. 4 http://iessuel.org/ccnn/interactiv/quimica01.htm


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. Webibliografia Interactiva Te sugerimos que visites las siguientes direcciones interactivas http://es.geocities.com/betafrias69/unidad_didactica/unir.htm http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1072 http://materias.unq.edu.ar/qui01/silvina/

Clasificación de la materia

Métodos físicos

Método Químico


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Clasificación de las sustancias puras: Las sustancias puras se clasifican en dos tipos: elementos y compuestos; ambos son homogéneos ya que mantienen sus propiedades características.

Los elementos

Son también denominados sustancias simples elementales que constituyen la materia. Se combinan para formar los compuestos. No se pueden descomponer ni elaborar por métodos químicos.ej. C , O2 , H2 , S8 , Na ,He

Los compuestos son denominados también Sustancias Compuestas; están formados por dos o más elementos unidos químicamente en proporciones fijas de masa. Se pueden descomponer y elaborar por métodos químicos las proporciones de los constituyentes guarda una proporción constante. Ej CO2 , H2SO4 , NaOH .

Los compuestos son muy abundantes en la naturaleza, pero también son sintetizados en el laboratorio. Los compuestos pueden descomponerse en sus elementos constitutivos o sustancias simples empleando técnicas específicas de separación.


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Mezclas: no tienen composición química definida sus componentes no pierden sus propiedades físicas y químicas al mezclarse.

Tipos de mezclas:

Mezclas homogéneas: Son las que tienen partículas indistinguibles a simple vista o con el , la separación de sus componentes es por métodos físicos.

Por ejemplo: Aleaciones, bebidas gaseosas, salmuera, agua de mar

Mezclas heterogéneas: son aquellas en las cuales pueden reconocerse sus diversos componentes (se distinguen sus partículas debido a la diferencia de sus propiedades. La separación de sus componentes es por métodos físicos.

Sustancia: especie homogénea de materia con composición Química definida.


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Resumen Materia

Sustancias puras Mezclas

• Sistema homogéneo de un solo componente

• Sistema homogéneo o heterogéneo, formado por dos o más componentes

• Composición fija • Composición variable • No pueden separarse

por medios físicos • Pueden separarse por

métodos físicos • Temperatura constante

durante los cambios de estado

• Temperatura variable durante los cambios de estado

• Ejemplos: agua, hierro, dióxido de carbono

• Ejemplos: agua y arena, aire (mezcla de gases).

•


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Ejercicios de aplicación. 1. Indica si los siguientes enunciados corresponden a cambios ó propiedades físicas o

químicas de la materia .

a) el permanganato de potasio es una sal de color morado. b) el punto de ebullición del etanol es 78ºC c) combustión del gas licuado (mezcla de propano-butano ). d) fusión del hierro. e) el clorato de potasio (KClO3) se descompone en cloruro de potasio(KCl)y

oxígeno (O2). f) el radio atómico del Pb es 1.75å

2. Indicar cuáles de los siguientes sistemas son mezclas y cuáles son sustancias

puras:

a) agua de mar b) cobre (Cu°) c) acido acético (CH3COOH)

Mezclas

Materia

Mezclas Heterogéneas

Agua y Aceite

Mezclas Homogéneas

Mezclas Gaseosas

Aire (N2,O2)

Sustancias Puras

Elementos Compuestos

Dióxido de carbono,CO2 Agua, H2O Carbono, C

Helio, He Oxígeno, O2

aparece en la naturaleza en forma

ejemplos como

como

como

que son especialmente

Mezclas Líquidas

como

Agua/etanol Agua/azúcar


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d) bromo líquido (Br2) e) vinagre f) agua con parafina

Respuestas a ejercicios: 1. a), b), f) propiedades físicas c) propiedad química

d) cambio físico e) cambio químico

2. mezclas homogéneas = a), e)

mezclas heterogéneas = f)

sustancia pura elemento = b), d) sustancia pura compuesto = c)


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Partículas fundamentales

El átomo de cada elemento está constituido por:

Partículas subatómicas

Símbolo Carga relativa

Masa relativa (1

1H ) Ubicación

Protones p+ + 1 1 Núcleo Neutrones n° 0 1 Núcleo Electrones e- - 1 1 /1875 Exterior

En donde :

Número atómico = Z = número de protones del núcleo del átomo , y si es un átomo

neutro es igual al número de e- de ese átomo.

Número másico = A = número de protones + número de neutrones del núcleo

Número de neutrones = n° = A – Z

La masa de un átomo de cada elemento es la suma de las masas de los protones, neutrones y electrones. Pero, debido a que la masa de los electrones es muy pequeña comparada con la masa de los protones y neutrones la masa del átomo se concentra prácticamente toda en la masa del núcleo.

La forma correcta de representar a cualquier elemento (X) de la tabla periódica implica indicar tanto Z como A.

Isotopos: son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero

distintos números másicos; es decir, tienen el mismo número de protones pero distinto


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número de neutrones. Los elementos se presentan en la naturaleza como una mezcla de

varios isótopos, los que tienen distinta masa atómica.

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6 C isótopo de carbono-12 (6 p+ , 6 n° , 6 e-)

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Isótopos del átomo de carbono

Iónes: son átomos que tienen distinto número de electrones que de protones, siendo,

por lo tanto, cargado eléctricamente. Un ión positivo o cargado positivamente tiene

menos electrones que protones y se llama catión. Un ión negativo o cargado

negativamente tiene más electrones que protones y se llama anión. Ejemplos:

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13 Al 3+ significa que esta especie tiene 13 protones, 14 neutrones y 10

electrones, tratándose por lo tanto de un ión con tres cargas positivas o catión .

Nota : por cada carga positiva que presente el ión se deberá restar un número igual de

e- al átomo neutro.


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15 P -3 significa que esta especie tiene 15 protones, 16 neutrones y 18

electrones, tratándose por lo tanto de un ión con una carga negativa o anión además se

trata del isótopo 37 del cloro. Su número atómico (Z) es igual a 17 y su número másico

(A) es igual a 37.

nota : por cada carga negativa que presente el ión se deberá sumar un número igual de

e- al átomo neutro.

Resumen

Ejercicios:

número de masa

Constituidos fundamentalmente por partículas subatómicas

Constitución interna

de los átomos

periferia

neutrones electrones

ubicados en la determinan

protones

número atómico

ubicados en

núcleo

determinan

Z

se representa

se representa

A Asigna la identidad del elemento

Y ubicación en la T.P A = p

+ + nº

Z = p+


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1.¿Cuántos protones, electrones y neutrones se encuentran en los átomos de las siguientes especies? a) 14 N b) 36 Cl c) 19 F- d) 24 Na +

7 17 9 12

2. Un elemento posee 28 electrones y 31 neutrones, por lo tanto su número atómico y su número de masa son respectivamente:

a) 59 y 31. b) 31 y 28.

c) 28 y 31

d) 28 y 59

3. Un isótopo de un elemento metálico tiene número de masa de 65 y 35 neutrones en el núcleo. El catión derivado del isótopo tiene 28 electrones. Escriba el símbolo de este catión

4.-Se han encontrado dos átomos en los cuales el número de protones y su número de

masa son respectivamente: átomo A ( 6 y 14); átomo B (7 y 14), ¿Se tratará de

isótopos o de iones de un mismo elemento? Sí, no ¿Porqué?

.5.-Indica el número de protones y de electrones en cada uno de los siguientes iones:

Iones Na+ Ca2+ Al3+ Fe2+ I- F- S2- O2- N3-.

P+

e-

Z 11 12 13 26 53 9 16 8 7

6.-- En la siguiente tabla se indica el número de electrones, protones y neutrones en los átomos e iones de varios elementos.Indique: a) ¿Cuáles de las especies son neutras? b) ¿Cuáles están cargadas negativamente? c) ¿Cuáles tienen carga positiva?


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Átomos o lones de

elementos

A B C D E F G

Número de electrones 5 10 18 28 36 5 9

Número de protones 5 7 19 30 35 5 9

Número de neutrones 5 7 20 36 46 6 10

Símbolo

Nombre

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