Universidad Técnica de MachalaQUIMICA GENERAL

MATERIA Y ENERGÍA

PROF: JOSE LUIS RODRÍGUEZ T.

EMAIL. profjr8@gmail.comBlogger:

http://cienciasquimicasutmach.blogspot.com/

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OBJETIVO:

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Estudiar algunos conceptos básicos de Química General, así como las propiedades de la materia y sus cambios de estado. Comprender la importancia del Método Científico y su aplicación en el desarrollo de investigaciones de campo o laboratorio.

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Materia

Propiedades generales de la materia

Cambios físicos y químicos que le ocurren a la materia

Estados de agregación de la materia

Ley de la conservación de la materia

Masa y peso

Clasificación de la materia

Ley de la conservación de la energía

EJERCICIOS

MATERIA Y ENERGIA • Todos los cuerpos están formados por materia,

 cualquiera sea su forma, tamaño o estado. Pero no  todos ellos están formados por el mismo tipo de  materia, sino que están compuesto de sustancias  diferentes.

• Podemos describir la materia como la “sustancia “ de la que están hechas todas las cosas materiales del universo. El agua, la arena, el, azúcar, el acero, las estrellas, e incluso los gases presentes en el aire, se componen de materia .

• .•Por definición, la materia es todo lo que tiene masa e inercia y ocupa un lugar en el espacio 4

• La Masa es una medida de la cantidad de materia. (Masa del aire)

• El Peso es la acción de la fuerza de la gravedad sobre la masa de un objeto en particular..

• .

MASA Y PESO

•EL PESO CAMBIA CON LA FUERZA GRAVITATORIA PERO LA MASA NO

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• La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:

El estado en que se encuentre un material depende de las condiciones de presión y temperatura, modificando una de estas variables o ambas, se puede pasar la materia de un estado a otro

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

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• Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

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•Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

•Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

• Los sólidos, líquidos y gases son los estados más comunes de la materia que existen en nuestro planeta.

• Los plasmas son gases calientes e ionizados. Los plasmas se forman bajo condiciones de extremadamente alta energía, tan alta, en realidad, que las moléculas se separan violentamente y sólo existen átomos sueltos.

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

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ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

• Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA SOLIDOS

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las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan

posiciones casi fijas.

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• Los líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. También se explican propiedades como la fluidez o la viscosidad.En los líquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partículas que, como si fueran una, se mueven al unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad de las partículas (su energía).

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA LIQUIDOS

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las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta

razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad.

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• Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido.Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión:

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA GASES

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Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de

expansibilidad y compresibilidad

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CAMBIOS FISICOS DE LA MATERIA

= DE PRESION Y TEMPETARURA

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Estado de las partículas en los 3 diferentes estados de la materia

Aumento de temperatura Y/O presión 17

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Las propiedades físicas son aquellas que, no cambian la identidad y la composición de la sustancia,

por ejemplo: el color, olor, densidad, punto de fusión, punto de ebullición y dureza

Las propiedades químicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otras sustancias. Por ejemplo, una propiedad química común es la inflamabilidad, la capacidad de una sustancia para arder en presencia de oxigeno.

Las propiedades intensivas.- no dependen de la cantidad de muestra que se está examinando, por ejemplo la temperatura, el punto de fusión y la densidad, soludilidad. Estas propiedades son útiles en química porque muchas de ellas pueden servir para identificar las sustancias.

Las propiedades extensivas de las sustancias dependen de la cantidad de la muestra e incluyen mediciones de la masa y el volumen. Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de sustancia presente.

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Propiedades químicas

• Las propiedades características que relacionan los cambios de composición de una sustancia o sus reacciones con otras sustancias se llaman PROPIEDADES QUIMICAS. Las preguntas siguientes conciernen a las propiedades químicas de una sustancia.

• 1, ¿ Arde en el aire?

• 2, Se descompone (se divide en sustancias mas simples) cuando se calienta?

• 3, ¿ Reacciona con otra sustancia, como Oxigeno, un Acido o un Metal, por ejemplo?

• 4, ¿ De que modo la modifican otras sustancias, y que sustancias produce la reacción ?

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• Cambio físico: Cambio que sufre la materia en su estado, volumen o forma sin alterar su composición. EJEMPLO:

•Cambios físicos

Cambios físicos y químicos de la materia

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• En la fusión del hielo, el agua pasa de estado sólido a líquido, pero su composición permanece inalterada.

Cambios fisicos y quimicos de la materia

• Cambio químico: Cambio en la naturaleza de la materia, variación en su composición: en la combustión de una hoja de papel, se genera CO, CO2 y H2O a partir de celulosa, cambiando la composición de la sustancia inicial.

•Cambios químicos

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CLASIFICACION DE LA MATERIA

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• Elementos

• SUSTANCIA:

• Una sustancia es toda porción de materia que comparte determinadas propiedades intensivas

CLASIFICACION DE LA MATERIA

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• SUSTANCIAS PURA• Una sustancia pura es una sustancian química particular compuesta de la

misma clase de materia .

• La composición de una sustancia pura es definida y fija, y estas a su vez pueden ser elementos y compuestos.

• Tanto los elementos como los compuestos, son homogéneos, esto es que son iguales en todas sus partes.

• Ejemplo.

H2O = 11 % de Hidrógeno y 89 % de Oxigeno.

CLASIFICACION DE LA MATERIA

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• SUSTANCIAS PURA

• A) COMPUESTOS

• Los compuestos son sustancias puras constituidas por elementos de 2 o mas tipos, combinados unos con otros en proporciones fijas.

• Cada compuesto tiene una formula química que indica las proporciones en que se combina cada elemento.

• Ejemplo.

CO5

AMONIACO AC. SULFÚRICO AGUA DIÓXIDO DE

CARBONO. .

NH3 H2SO4 H2O CO2 .

CLASIFICACION DE LA MATERIA

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• SUSTANCIAS PURA

• A) ELEMENTOS

• Los Elementos son sustancias mas fundamentales con los cuales se construyen todos los materiales y compuestos.

• La partícula mas pequeña que conserva las propiedades del elemento es un átomo.

• Ejemplo.

HCl

Nitrógeno azufre Oxigeno Carbono acido clorhídrico

N S O C .

CLASIFICACION DE LA MATERIA

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• Explica cómo puedes distinguir fácilmente el cloruro de sodio, Sal común, de los elementos que se combinan para formar el compuesto.

• Ejemplo.

Datos 1 El sodio es un

metal solido plateado y reactivo. .

Datos 2 El cloro es un

gas toxico de color verde pálido.

R//La sal común NaCl es un compuesto cristalino blanco, se

disuelve en agua, y los elementos que las componen son Datos 1 y Datos 2,, lo que son completamente distinto al compuesto.

CLASIFICACION DE LA MATERIA

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• MEZCLAS:• La composición de una mezcla puede variar.

• Las sustancias puras son elementos o compuestos, y las mezclas son homogéneas o heterogéneas

• La palabra “heterogénea” significa “ diferente”

• La palabra “homogénea” significa “ uniformidad ”

CLASIFICACION DE LA MATERIA

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MEZCLAS HOMOGENEAS Y MEZCLAS HETEROGENEAS

mezclas homogéneas Una mezcla homogénea es uniforme en toda su extensión.

Una solución es una mezcla homogénea.

Su composición y su apariencia son uniformes.

. Agua salada

.Enjuague bucal

.Todas la aleaciones

Latón

. .

Mezclas heterogéneas Una mezcla heterogénea no tiene

propiedades uniformes en toda su extensión, esto es, la

composición varia de una zona o fase de otra.

.Huevos revueltos

.Una pizza

.Ensalada

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CLASIFICACION DE LA MATERIA

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LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA • La ley de conservación

de la masa o ley de conservación de la materia.- Fue elaborada por Lavoisier y otros científicos que le sucedieron. Establece un punto muy importante: “En toda reacción química la masa se conserva, es decir, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos”.

48g Mg + 32g O = 80g MgO

2 Mg + O2 = 2MgO

“NO SE CREA NI SE DESTRUYE MASA DURANTE LOS CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS”

• También conocida como la primera ley de la termodinámica.

• Siempre que ocurre una reacción, hay también un cambio de energía.

• O bien la reacción libra energía, o ésta requiere e manera continua para que la reacción prosiga.

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LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGIA

Durante una reacción química se libera o se absorbe energía, pero NO SE CREA NI SE DESTRUYE ENERGIA DURANTE LOS PROCESOS QUIMICOS.

• Un compuesto dado, siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción de masa.

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LEY DE LAS COMPOSICIONES DEFINIDAS

• En 1799, Joseph Louis Proust demostró que una sustancia llamada carbonato de cobre, ya fuese preparada en el laboratorio u obtenida de fuentes naturales, contenían los mismos tres elementos, cobre, carbono, y oxigeno, y siempre en las mismas proporciones en términos de masa: 5.3 partes de cobre. 4.0 partes de oxigeno y 1.0 partes de carbono .

• Prouts formuló una nueva ley que resumía los estados de este experimento y de muchos otros. Un compuesto,, concluyo, siempre contiene elementos en ciertas proporciones definidas y en ninguna otra combinación. A esta generalización la llamó LEY DE LAS PRPORCIONES DEFINIDAS.

Comprobación experimental, de la ley de las composiciones definidas

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Comprobación experimental, por Berzelius en términos de la teoría de Dalton ,de la ley

de las composiciones definidas

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LEY DE LAS COMPOSICIONES MULTIPLES

•DALTON, encontró que ciertos elementos se combinan

en mas de un conjunto de proporciones. Su LEY DE

LAS PROPORCIONES MULTIPLES.

DALTON, encontró que tres partes de carbono en masa

se combinan ya sea con 8 partes de oxigeno o con 4

partes de oxigeno en masa para formar dos

compuestos distintos. Dalton explico que el primer

compuesto tendría que tener el doble de átomos de

oxigeno que el segundo compuesto.

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LEY DE LAS COMPOSICIONES MULTIPLES

•Cuando dos elementos se combinan para formar

más de un compuesto, las masas de un elemento

que se combinan con una masa fija del otro

elemento en los diferentes compuestos guardan

una relación de números enteros pequeños.

N2O

NO

N2O3

NO2

N2O5

Ley de las proporciones Múltiples.

• Átomos de Nitrógeno

• Átomos de Oxigeno

• Compuestos

• 1 oxido nitroso, N2O

• 2 oxido nítrico, NO

• 4 dióxido de nitrógeno, NO2

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Numero de átomos de oxigeno que se combinan con 2

átomos de nitrógeno.

Energía, y formas en que se presenta la energía

• La energía se define como la capacidad para realizar un trabajo o transferencia de calor. Se realiza un trabajo cuando se desplaza una masa a lo largo de una distancia.

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T = f x d cosα

• Son formas de energía: la luz, el calor, la energía eléctrica, la energía mecánica y la energía química.

• Las diversas formas de energía se clasifican como energía cinética o energía potencial.

• La energía cinética• La energía cinética, es energía de movimiento.

• La energía potencial

• La energía potencial es energía almacenada.

LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA Y ENERGIA •

EJERCICIOS

• Explica cómo es que la herrumbre puede tener mas masa que el hierro puro..

• Se consume totalmente un tanque lleno de gasolina de tu automóvil, ¿ Que ocurrió Con toda esta masa ? ¿ Se violó la LEY DE CONSERVACION DE LA MASA.?

• :

R// El hierro se combina con el oxigeno del aire, y produce herrumbre. La masa del herrumbre debe ser igual a la suma de la masa del hierro mas

la masa del oxigeno.

R// Cuando se quema gasolina, se combina con el oxigeno gaseoso del aire. La suma de estas masas es igual a la masa de los gases de escape ( CO2 y vapor de agua ) que se producen.

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LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA Y ENERGIA

• “Nada se crea ni se destruye…solo se transforma”

2 Mg + O2 = 2MgO

REACTIVO = PRODUCTO

Mg 48 uma

O 32 uma 48g Mg + 32g O = 80g MgO

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La cantidad de átomos de los reactivos deben ser el mismo numero de átomos en el producto.

LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA Y ENERGIA

•• Una muestra de 2g. Mg se quema en

presencia de 1,32g O2, después de la reacción queda 0,5g O2 sin reaccionar . Que cantidad de producto se obtiene?

2g Mg + 1,32 O2 0,5g O2 + ?

• 2 ,00 (Mg)•+ 1,32 (MgO)• 3,32 (MgO)

• 3,32 (MgO)•- 0,5 (O2)• 2,28 (MgO)

•R= 2,28 MgO

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LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA Y ENERGIA

•EJERCICIO.:

• Una muestra de 0.629 g de Al reaccionan con 4.26 g de Br2 y se obtiene Bromuro de aluminio como producto, después de la reacción queda 2.29 g de Br2 ¿ que cantidad de masa se formó?

•

• 0.629 g Al + 4.26 g Br2 → 2.599 g de AlBr3

•R// : Sin reaccionar

• 0.629 g Al + 4.26 g Br2 → X g de AlBr3 // 2.29 g Br2 //

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• Ejercicios

• Taller

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