QQUUMMIICCAA CAPTULO I

Objetivos

Al finalizar el presente captulo, el alumno estar en la capacidad de:

Comprender la importancia de la qumica como una ciencia central que sirve de base a

otras ciencias y que permiten satisfacer las necesidades humanas.

Comprender como se lleva a cabo la investigacin cientfica aplicando el mtodo

cientfico.

Introduccin

Todos los cuerpos materiales tangibles o intangibles que nos rodean: aire, agua,

vestimenta, los alimentos, las pinturas, el papel, los plsticos, los medicamentos, las bebidas

gasificadas, la generacin de energa(elctrica, luminosa, calorfica, etc.) estn relacionadas

directamente con las ciencia qumica. Es ms si queremos ahondar en los misterios de la tierra y

del aire, que son esenciales para la vida, debemos recurrir al estudio de la qumica, ya que sta

sirve de base o fundamento alas ciencias de la vida: la biologa y la medicina.

La qumica interviene casi en todos los aspectos de nuestra vida: cultura y entorno

(social y ambiental), por lo tanto, es errneo pensar que la qumica es meramente terico, y slo

tiene que ver con frmulas y nombres, complicados de compuestos; cuando respiramos,

digerimos los alimentos, lavamos con jabn, limpiamos los dientes con cierta pasta dental,

cocemos los alimentos, etc., estamos practicando qumica.

1.1.- DEFINICIN DE QUMICA

La qumica es una ciencia natural que estudia la materia constituida por tomos: su

composicin, su estructura, sus propiedades, sus transformaciones y los cambios de energa que

acompaan a dichas transformaciones.

1.2.- CLASIFICACIN DE LA QUMICA.

Para una mejor comprensin del amplio campo de la qumica podemos dividirla en las

siguientes ramas:

a) Qumica General.- Estudia las leyes, principios y teoras que rigen a las sustancias y que

son aplicadas a todas las ramas de la qumica.

b) Qumica Inorgnica.- Estudia a todos los elementos y compuestos diferentes a los

compuestos orgnicos.

c) Qumica Orgnica Qumica del Carbono.- Estudia a todas las sustancias que contienen

Carbono, con excepcin del: CO, CO2, H2CO3, bicarbonatos (HCO

3), carbonatos (CO

2

3

),

QUIMICA

Analtica Descriptiva General Aplicada

Bioqumica

Fisicoqumica

Q. Industrial

Petroqumica

Q. Nuclear

Astroqumica

Q. Ambiental

Q. Inorgnica

Q. Orgnica

Cualitativa

Cuantitativa

cianuros (CN

), cianatos (NCO

).

d) Qumica Analtica.- Se encarga de desarrollar tcnicas y procedimientos para el

reconocimiento y composicin de sustancias.

Q. A. Cualitativa.- Identifica el tipo o tipos de elementos o iones que forman parte de la

composicin de una sustancia.

Q. A. Cuantitativa.- Determina la cantidad de cada elemento o in que forma parte de una

sustancia.

e) Bioqumica.- Estudia las transformaciones qumicas que ocurren en los organismos vivos e

intervienen en procesos qumicos vitales, como por ejemplo la fotosntesis, digestin,

respiracin, circulacin reproduccin, etc.

f) Fisicoqumica.- Estudia la estructura de las sustancias, la rapidez con que cambian (cintica)

y el papel del calor en los cambios qumicos (termodinmica).

g) Qumica Industrial.- Esta rama comprende la produccin de sustancias bsicas, alimentos

preparados y artculos qumicos fundamentales tales como el plstico, los fertilizantes y las

drogas.

h) Qumica Nuclear.- Estudia las reacciones que se producen en el interior del ncleo de los

tomos.

i) Qumica Ambiental.- Es la rama que se encarga de estudiar la interaccin entre las sustancias

qumicas y como influyen estas en la naturaleza.

1.3.- IMPORTANCIA DE LA QUIMICA

Considranos las aplicaciones de la qumica sobre otros campos cientficos en las disciplinas de

ingeniera, en la vida diaria, as como en el desarrollo de la humanidad.

a) En Medicina.- Fabricacin de anestsicos, antibiticos, antispticos, Sueros vacunas,

hormonas, jarabes, etc., que salvan y prolongan la vida. El uso de sustancias radiactivas

(Quimioterapia)

b) En Agricultura.- Fabricacin de abonos, fertilizantes, insecticidas, herbicidas, fungicidas,

anlisis de la Composicin de los suelos y del agua para una mejor produccin.

c) En Industria.- Fabricacin de sustancias tiles para el hombre azcar (sacarosa), fibras

sintticas, polmeros, cemento, detergente, alcohol, vidrio, cueros, materiales de construccin,

lubricantes, combustibles, fertilizantes, cosmticos, frmacos, etc.

d) Fuente de Energa.- A partir de la energa atmica, fotoqumica, petrleo y sus derivados,

nuevos combustibles como el carbn mineral, gas natural y biogs.

e) Alimentacin.- El uso de sustancias qumicas como aditivos preservantes de los alimentos,

enlatados, gaseosas, colorantes de uso alimentario, saborizantes, protenas y vitaminas

sintticas, etc.

f) Industria Blica: Fabricacin de explosivos, gases txicos, bombas nucleares, bomba de

hidrgeno, bomba de neutrn, etc. que el mundo civilizado no tiene necesidad de usar.

g) Seres Vivos: Todas las funciones que se desarrollan en los organismos vivos implican

reacciones qumicas Ej. El proceso de digestin, el ciclo de los seres vivos.

h) Base de otras ciencias: como la Biologa, Medicina, Geologa, Ecologa, Botnica,

Bioqumica.

1.4.- MTODO CIENTFICO

Para adquirir los conocimientos cientficos, el hombre de ciencia no acta al azar o ciegas; debe

proceder siguiendo un camino que implica un conjunto de pasos ordenados, los cuales se

convierten en una norma para realizar su trabajo y dar respuestas a las preguntas que se formule

respecto al tema o problema particular que tiene entre manos el conjunto de dichas normas se

llama mtodo cientfico.

Los pasos generales del mtodo cientfico son:

1. Observacin del fenmeno. El cientfico suele comenzar por la cuidadosa observacin de los

hechos o fenmenos en estudio, las condiciones a las que se producen y sus caractersticas

particulares.

Por ejemplo: cuando se observa el fenmeno de oxidacin de un metal al someterlo a una

llama proveniente de un mechero: se observar detenidamente qu parte de la llama (azul, roja

o amarilla) est en contacto con el metal y los cambios de color en su superficie metlica.

2. Registro de datos. Es de importancia fundamental que anote y registre exactamente lo que

observa durante el experimento. Para el ejemplo anterior, se anotar la parte de la llama que

est en contacto con el metal para estimar la temperatura, el cambio de color del metal con el

tiempo, el aumento de peso que experimenta, etc.

3. Organizacin de las Observaciones. Muchos experimentos fracasan porque los datos y los

hechos, por mucho cuidado que se tenga al observarlos y registrarlos con exactitud, no estn

organizados de modo que revelen una tendencia o patrn, es decir, una regularidad; esto se ve

con mayor facilidad si los datos se disponen en una tabla preparada con cuidado, graficando

los resultados, usando smbolos, etc.

4. Formulacin de hiptesis. Una vez observada la regularidad, el cientfico busca explicar el

fenmeno detalladamente y en forma completa; para ello, plantea una suposicin, que es lo

que se llama hiptesis cientfica.

5. Comprobacin experimental. Una vez planteada la hiptesis, sta debe explicar otros

fenmenos similares, para ello es necesario realizar nuevos experimentos en idnticas

condiciones.

6. Conclusiones lgicas. Luego de la comprobacin experimental, el cientfico busca una

conclusin lgica y formal para el fenmeno observado.

7. Comunicacin de los resultados. Las conclusiones deben ser comunicadas por escrito u otros

cientficos que trabajen en el mismo campo, para que ellos tambin tengan la oportunidad de

objetar o corroborar las conclusiones, en cualquier lugar donde ellos trabajan.

Si la hiptesis cientfica llega a comprobarse en cualquier lugar del mundo, se convierte en

una Ley Cientfica.

Problemas

1. Con respecto al concepto de qumica. Es la ciencia que estudia:

1) La estructura, composicin y propiedades de las sustancias 2) Las propiedades qumicas de

la materia en general 3) La materia y todos los cambios que ocurren ella 4) Las

manifestaciones energticas de la materia constituida por cuantos 5) El cambio de composicin

de la materia, cuya estructura est constituida por tomos.

Son ciertas solamente:

a) 1, 2, 5 b) 1, 3, 5 c) 1, 2, 3, 5 d)1, 5 e) Todas

2. De las siguientes proposiciones. Cul es la correcta?

a) La ciencia qumica y la qumica general es la misma b) La qumica inorgnica es parte de la

qumica general c) La qumica inorgnica estudia a los elementos y sus combinaciones, menos

al carbono d) Los anlisis qumicos volumtricos son tcnicas de estudio de la qumica

analtica cualitativa e) La qumica orgnica es parte de la qumica descriptiva

3. Seale la disciplina que no se apoya de los conocimientos qumicos:

a) Fsica b) Arqueologa c) Medicina d) Lengua y literatura e) Mineraloga

4. Para determinar la constitucin y frmula de un compuesto qumico en forma experimental,

se requiere conocimientos de:

a) Qumica general b) Fisicoqumica c) Geoqumica d) Qumica descriptiva e) Qumica

analtica

5. Seale la disciplina que no pertenece a la qumica aplicada.

a) Geoqumica b) Astroqumica c) Qumica industrial d) Qumica orgnica e) Petroqumica

6. Los compuestos minerales son estudiados por:

I. Qumica Inorgnica II. Qumica Nuclear III. Qumica Orgnica IV. Qumica Analtica

a) I b) I, III c) IV d) I, IV e) I, II, IV

7. Encuentre las parejas que se correlacionen:

a) Polmeros 1) Qumica Analtica

b) Compuestos del Azufre 2) Qumica Nuclear

c) Uranio 3) Bioqumica

d) Composicin de fertilizantes 4) Qumica Orgnica

e) Sntesis de protenas 5) Qumica Inorgnica

8. Estudia los fundamentos o principios bsicos comunes a todas las ramas de la Ciencia

Qumica.

a) Qumica descriptiva b) Qumica inorgnica c) Qumica general d) Qumica analtica

e) Qumica aplicada

9. Los porcentajes en peso de carbono, hidrgeno y oxgeno que tiene una grasa es

determinada por:

a) Qumica orgnica b) Fisicoqumica c) Qumica inorgnica d) Qumica analtica e) Qumica

general

10. Cul de los siguientes pasos no corresponden al mtodo cientfico?

a) Registro de datos b) Comprobacin experimental c) Deduccin de las frmulas d)

Formulacin de hiptesis e) Observacin del fenmeno

11. Seala la proposicin incorrecta:

a) La ciencia es un conjunto de conocimientos sistematizados acerca del mundo en que vivimos

b) La tecnologa es la aplicacin prctica de los conocimientos cientficos para actuar sobre la

naturaleza, transformarla y satisfacer las necesidades humanas c) La tecnologa actual se basa

en conocimientos cientficos muy avanzados y complejos d) Los conocimientos cientficos son

susceptibles, de comprobacin experimental e) La ciencia y la tecnologa no se aplica con

neutralidad

12. La expresin: Las propiedades de los elementos son funciones peridicas de sus nmeros

atmicos, corresponden a una:

a) Observacin b) Medicin c) Ley d) Hiptesis e) Teora

13. El siguiente prrafo define a: Es una explicacin propuesta al comportamiento que

presenta la materia, sirve como gua para nuevos experimentos y constantemente estn siendo

sometida a prueba

a) Mtodo cientfico b) Teora c) Ley d) Hiptesis e) Observacin

Bibliografa

Chang R. Qumica. 7a ed. Mxico: Mc Graw-Hill Internacional; 2003.

Moore J, Stanitski C, Kotz J, Joesten M. El Mundo de la Qumica, Concepto y

aplicaciones. 2a Ed. Mxico: Addison Wesley Longman; 2000.

AMERICA CHEMICAL SOCIETY. QuimCom: Qumica en la comunidad. Mxico:

Addison Wesley Longman; 1998.

MMAATTEERRIIAA CAPTULO II

Objetivos

Al finalizar el presente captulo, el alumno estar en la capacidad de:

Diferenciar un cuerpo material o fsico y la energa, y cmo se relacionan ambos.

Comprender que, para reconocer los diferentes tipos de cuerpo material, se debe

conocer sus propiedades fsicas y qumicas, segn en el estado en que se presenta.

Entender la clasificacin de la materia sustancial

Diferenciar fenmeno fsico de fenmeno qumico.

Introduccin

Mirando a nuestro alrededor o valindonos de nuestros dems sentidos logramos

percibir ya sea directa o indirectamente la presencia de numerosos objetos y adems,

sensaciones de naturaleza no-corprea, tales como la luz, calor, gravedad, etc., que impresionan

a nuestros sentidos.

Tomando un punto de vista cientfico podemos sealar que la materia es todo objeto o

material que ocupa un determinado lugar en el espacio. La materia es muy compleja en su

composicin y propiedades, para ello es necesaria clasificar los diferentes tipos de materia.

As surge la definicin de sustancia qumica pura (simple y compuesta) y mezcla

(homognea y heterognea), fenmeno alotrpico, etc. A medida que avancemos en el

entendimiento de la manifestacin de la materia, ser posible un estudio mas ordenado que nos

llevara a conclusiones cada vez ms coherentes y comprobadas experimentalmente.

2.1.- DEFINICIN DE MATERIA

Es todo aquello que existe en el universo y susceptible a ser percibido por ser una realidad

objetiva independiente de nuestros sentidos, se encuentra en constante movimiento y

transformacin mediante fenmenos fsicos y qumicos principalmente.

Formas de Materia:

a) Materia Sustancial, Materia Condensada o Materia propiamente dicha.- Es aquella que

posee masa en estado inercial. Ej. Sulfato Cprico, agua, aire, etc.

b) Materia no Sustancial, Disipada o Energa.- Es aquella que posee masa a la velocidad de

la luz. Ej. Las radiaciones electromagnticas tales como: luz visible, ondas de TV, ondas de

radar, rayos x, etc.

2.2.- PROPIEDADES DE LA MATERIA

a) Propiedades Generales (Genricas).- Presentes en todos los cuerpos sin excepcin. Ej.

Masa, volumen, impenetrabilidad, porosidad, etc.

b) Propiedades Particulares (Especficas).- Se presentan solo en algunos cuerpos. Ej.

Dureza, maleabilidad, tenacidad, viscosidad, etc.

PROPIEDADES

Particulares Generales

P. Fsicas P. Qumicas

Extensivas Intensivas

La cantidad de masa

Si dependen de Si no dependen de

Densidad Temperatura Color

Inercia Peso Volumen Presin

c) Propiedades Extensivas.- Son aquellas que dependen de la cantidad de materia. Ej.

Masa, volumen, la presin, energa, etc.

d) Propiedades Intensivas.- Son aquellas que no dependen de la cantidad de materia. Ej.

Color, olor, sabor, temperatura, densidad, etc.

2.3.- ESTADOS DE AGREGACIN DE LA MATERIA

Estado Slido Estado Lquido Estado Fsico

- Forma y volumen

definido.

- Son incompresibles.

- Mnima fluidez

(prcticamente

despreciable)

- Forma variable y volumen

definido.

- Son incompresibles.

- Son fluidos

- Forma y volumen variable.

- Son compresibles.

- Son fluidos.

2.4.- CAMBIOS DE ESTADOS DE LA MATERIA

Se produce por efecto de la temperatura y presin ya sea aumentndola o disminuyndola.

SLIDO LIQUIDO GASEOSO

Solidificacin Licuacin

Fusin Gasificacin

Sublimacin Directa

Sublimacin Regresiva

2.5.- CLASIFICACIN DE LA MATERIA

C. Gravitatorio C. Electromagntico

MATERIA

Materia dispersa

Materia concentrada

Cuerpos

ENERGIA

Sustancia Pura

Mezcla

Sustancia Simple

Sustancia Compuesta

Elemento Qumico

Compuestos Inorgnicos

Compuestos Orgnicos

Sustancia Compuesta

o

o

Mezcla Homognea

Mezcla Heterognea

Soluciones

Suspensiones

Coloide

2.6.- FENMENOS FSICOS, QUMICOS Y ALOTRPICOS

a) Fenmeno Fsico: Es el proceso de cambio que ocurre en una sustancia, sin que se afecte

la naturaleza interna de la misma. Ej. La compresin de un resorte, la destilacin del vino, la

rotura de un vidrio.

b) Fenmeno Qumico: Es todo cambio que ocurre en los cuerpos de tal manera que

afectan la naturaleza interna de las sustancias, como consecuencia de ello se forman nuevas

sustancias, con propiedades diferentes a las iniciales, es decir ocurre una reaccin qumica.

Ej. La digestin, la lluvia cida, combustin de un papel, electrlisis del agua.

c) Fenmeno Alotrpico: Es un cambio donde existe en un mismo estado fsico dos o ms

formas moleculares o cristalinas diferentes de un elemento qumico, razn por la cual sus

propiedades son diferentes. Ej.

Elemento Qumico Formas Alotrpicas

Carbono Diamante y grafito

Fsforo Fsforo blanco y fsforo rojo

Oxgeno O2: Diatmico y O3: Ozono

Azufre Azufre rmbico y azufre monoclnico

Poseen alotropa tambin los siguientes elementos: Se, As, Sb, Bi, Fe.

Problemas

1. Evale e indique verdadero (V) o falso (F), a cada proposicin respecto a la materia.

( ) Es una realidad objetiva dependiente de nuestros sentidos.

( ) La energa es una forma de materia que posee masa pequea pero despreciable.

( ) La materia sustancial necesariamente posee masa y volumen.

( ) Segn la teora de Einstein, la materia sustancial se transforma en energa.

a) FVFV b) VVVF c) FFVV d) FFVF e) VVFF

2. Dadas las propiedades de la materia:

( ) Inercia ( ) rea ( ) densidad ( ) color ( ) olor ( ) presin

Cuntas son Extensivas (E) y cuntas Intensivas (I)?

a) 3; 3 b) 4; 2 c) 4; 2 d) 5; 1 e) 1; 5

3. Es el paso del estado lquido al estado slido por disminucin de la temperatura.

a) Condensacin b) Fusin c) Evaporacin d) Sublimacin e) Solidificacin

4. Indique aquellas proposiciones que corresponden a un elemento qumico.

I. Su porcin ms pequea es denominada tomo.

II. Al juntarse dos o ms elementos, siempre ocurrir una combinacin para generar un

compuesto qumico.

III. A condiciones ambientales son slido y lquidos nicamente.

IV. Ya no se pueden descomponer mediante procesos qumicos en otros ms simples.

a) I y IV b) Il Y III c) Il y IV d) I-Il y IV e) Il - III Y IV

5. Indique lo que no corresponde a los compuestos qumicos.

I. Se pueden formar por la reunin de dos o ms elementos qumicos, en los cuales ocurrir

fenmeno fsico Il. Su composicin qumica est definida y se mantiene constante IlI. Puede

estar constituido por tomos de un mismo elemento qumico, tal como el ozono (O3) IV. Varios

compuestos pueden tener a los mismos elementos qumicos en su composicin.

V. SO2 y SO3 representan al mismo compuesto qumico.

a) Il y IV b) l, llI y V c) I - Il y III d) lV y V e) III y IV

6. El estado slido:

I. Tiene forma indefinida II. Es generalmente ms denso que su estado lquido III. Sus

molculas se mantienen unidas con escasa libertad de movimiento IV. Tienen volumen variable

a) I y II b) II y III c) I y III d) II y IV e) I y IV

7. El estado lquido:

( ) Posee tensin superficial ( ) vara su punto de ebullicin con la presin ( ) es menos denso

que el estado gaseoso ( ) tiene volumen definido

a) VVFV b) FVVF c) FVVV d) VFVF e) VVVF

8. Sobre el cuarto estado de la materia seale la alternativa falsa:

a) Se llama estado plasmtico b) es un gas cargado elctricamente (ionizado) c) un ejemplo del

estado plasmtico es el gas enrarecido que se encuentra en un fluorescente encendido d) tiene

forma definida

9. Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposiciones respecto a la mezcla.

( ) Cada sustancia participante mantiene su identidad a pesar que se puede disociar.

( ) Puede ser slida, lquida o gaseosa, teniendo las ltimas mayor desorden de sus partculas.

( ) De ser homognea, su composicin es variable de un punto a otro.

( ) Si los componentes se sedimentan con el tiempo, se trata de una mezcla

Heterognea.

a) VVVF b) FVVF c) VVFV d) FVFV e) VVFF

10. Identifique el tipo de materia, sealando si son sustancias (S) o mezclas (M) para los

siguientes ejemplos.

I. Latn II. Aluminio III. Alcohol etlico IV. Cerveza V. Xenn

a) MSSMS b) MSMSM c) MMSMM d) SMMSM e) SSMSM

11. De las siguientes sustancias Cuntos son elementos y compuestos? Y Cuntas son

moleculares e inicas?

Cl2, NH4NO3, NaCl, CO2, NaOH, HCl, O2, AgNO3

a) 2 elementos, 6 compuestos y 6 moleculares, 2 inicas

b) 3 elementos, 5 compuestos y 4 moleculares, 4 inicas

c) 2 elementos, 6 compuestos y 4 moleculares, 4 inicas

d) 5 elementos, 3 compuestos y 1 moleculares, 7 inicas

e) 3 elementos, 5 compuestos y 5 moleculares, 3 inicas

12. Cuntas mezclas se tienen en la siguiente relacin?

( ) Aire ( ) amalgama ( ) perxido de hidrgeno ( ) bronce ( ) agua oxigenada ( ) latn

( ) cido muritico ( ) mercurio ( ) petrleo

a) 1 b) 2 c) 3 d) 5 e) 7

13. Dadas las afirmaciones:

( ) Mientras que los estados fluidos son el lquido y el gaseosos, los estados condensados son

las fases slidas y lquidas.

( ) La deposicin es la sublimacin regresiva

( ) En la fusin y en la vaporizacin se puede producir una absorcin de energa.

( ) En el universo el estado que ms abunda es el gaseoso.

Cuntas son verdaderas?

a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4

14. Las aleaciones son mezclas de dos o ms metales en un estado fundido dejndolos

solidificar. La aleacin del mercurio con un metal se llama:

a) latn b) bromo c) bronce d) amalgama e) acero

15. Marque la proposicin incorrecta:

a) La evaporacin es un fenmeno de superficie b) la ebullicin seda a cualquier temperatura

c) La licuefaccin de un gas se puede lograr al incrementar notablemente la presin d) el oro es

ms dctil que el hierro e) la dureza es una propiedad especfica de la materia

16. Determine aquellos que representan a fenmenos qumicos en la naturaleza.

I. Fusin nuclear del elemento hidrgeno.

II. Fotosntesis en las plantas.

III. Putrefaccin de la materia orgnica.

IV. Corrosin de los metales

V. El ciclo del agua.

a) II - III y IV b) III y IV c) Slo III d) Slo IV e) I y IV

17. La propiedad mediante el cual el cual un cuerpo ocupa un determinado lugar en el espacio.

a) Masa b) inercia c) divisibilidad d) extensin e) impenetrabilidad

18. El concepto que define mejor un fenmeno alotrpico es:

a) Sustancia que tiene diferente composicin qumica b) fenmeno mediante el cual un

elemento tiene propiedades diferentes c) fenmeno mediante el cual, ciertos elementos pueden

estar en 4 estados fsicos d) fenmeno mediante el cual ciertos elementos, en un mismo estado

fsico poseen 2 o ms formas cristalinas o moleculares e) sustancias que poseen igual densidad.

19. Cul no es un fenmeno qumico?

a) Disolucin de azcar en agua b) fermentacin de la glucosa c) oxidacin del hierro d)

respiracin e) crecimiento de una planta

20. Cul no es un fenmeno fsico?

a) Sublimacin de la naftalina b) separacin del NaCl del agua de mar c) fundicin del hierro

d) Oscurecimiento de plata en presencia de O2 e) ruptura de un vaso de vidrio

Bibliografa

Holum R. Fundamentos de Qumica General, Orgnica y Bioqumica para las Ciencias

de la Salud. Mxico: Limusa; 2003.

Moore J, Stanitski C, Kotz J, Joesten M. El Mundo de la Qumica, Concepto y

aplicaciones. 2a Ed. Mxico: Addison Wesley Longman; 2000.

AMERICA CHEMICAL SOCIETY. QuimCom: Qumica en la comunidad. Mxico:

Addison Wesley Longman; 1998.