Ing. Fernando Yépez, MBA. 1

*QUÍMICA GENERAL

*Ing. Fernando Yépez V.

2 Ing. Fernando Yépez, MBA.

Aplicar los conceptos teóricos de la ciencia

química con la realidad cotidiana. Manejar

instrumentos, materiales equipos soluciones y

seguridad dentro del laboratorio. Concienciar

al estudiante sobre el impacto ambiental.

OBJETIVOS GENERALES DE LA MATERIA

3

Ing. Fernando Yépez, MBA.

Materia, Estructura

Atómica y su

relación con la

Tabla periódica

UNIDAD 1

4 Ing. Fernando Yépez, MBA.

Química y materia: Definición, Clasificación.

Propiedades de la Materia.

Estados de la materia.

Diferencia entre mezcla y combinación.

Tipos de separación física.

Teorías atómicas, partículas subnucleares.

Números Cuánticos.

Distribución electrónica.

Tabla Periódica.

SUBTEMAS

5

Bibliografía *Química. Chang, 7ª Edición, Mc Graw-Hill, Mexico. 2002.

*Química. La Ciencia Central. T. L. Brown ,H. E. Lemay and B. Bursten. 9ª Edición, Pearson Education, 2004.

*Química General. K. W. Whitten, R. E. Davis y M. L. Peck, Mc Graw-Hill, 5ª Edición, 1998.

*Química General. D. Ebbing, Mc Graw-Hill, 5ª Edición, 1996.

Bibliografía Complementaria * Fundamentos de Química, Bucheli F., Ecuador 2008.

* Teoría de Química General. Manual de Laboratorio. Cepeda, Quito, 2013.

* Chemistry. The Central Science. T. L. Brown, H. E. Lemay and B. Bursten. 7th Edition, 1997.

* Chemistry. S.Zumdahl. D.C.Heath and Co. 1986

*General Chemistry. Edition. D. A. McQuarrie and P.A. Rock. W.H.Freeman and Co. 1987.

6 Ing. Fernando Yépez, MBA.

Es una parte de la ciencia que se ocupa del

estudio de la composición, estructura,

propiedades y transformaciones de la materia, de

la interpretación teórica de las mismas, de los

cambios energéticos que tienen lugar en las

citadas transformaciones y de los efectos

producidos sobre ellas al añadir o extraer energía

en cualquiera de sus formas.

7 Ing. Fernando Yépez, MBA.

…el hielo se derrite?

…el agua se evapora?

…las baterías generan electricidad?

…congelamos los alimentos?

…hay plásticos mas resistentes que otros?

…tomamos medicamentos cuando nos enfermamos?

…las hojas de los árboles se ponen rojas en otoño?

¿Por qué ESTUDIAR QUÍMICA?

Medicina

Comunicación

Viajes al

espacio

Transporte Energía

Importancia y Aplicación

de la Química

C. Sociales

Física

Matemáticas

Química

Los seres vivos

La sociedad La materia

Los cálculos o mediciones

Relación de la química con otras ciencias

Biología

10

Cualquier cosa que tenga masa y volumen (todo lo que está en el universo), ocupa un espacio y posee los atributos de gravedad e inercia.

*Definición de materia

LA MATERIA

11

La cantidad de materia de un cuerpo viene medido por su masa que vamos a diferenciar del peso

*Masa: es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Es más difícil empujar un camión que un vehículo pequeño. La cantidad de masa hace la diferencia.

*Peso: medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto o la acción de la fuerza de la gravedad sobre la masa de un objeto en particular. En las proximidades de la Tierra, y mientras no haya una causa que lo impida, todos los objetos caen animados de una aceleración (g) por lo que están sometidos a una fuerza constante, que es el peso.

*Los objetos diferentes son atraídos por fuerzas gravitatorias de magnitud distinta. La fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto de masa m se puede expresar matemáticamente por la expresión

P = m · g

*La aceleración de la gravedad, g, es la misma para todas las masas situadas en un mismo punto, pero varía ligeramente de un lugar a otro de la superficie terrestre.

*La masa de un astronauta es la misma en la tierra y en la luna. El peso en la luna es seis veces menor de su peso en la tierra

12 Ing. Fernando Yépez, MBA.

Materia

1. Estados físicos 2. Clasificación 3. Propiedades

• Sustancias puras

• Mezclas

• Sólido

• Líquido

• Gaseoso

• Plasma

• Radiante (radiación cósmica)

• Generales

• Específicas

Todo lo que tiene masa y

por tanto, también ocupa

espacio.

• Físicas

• Químicas

1. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA

Partículas muy cercanas Partículas menos cercanas Partículas más lejanas

y muy organizadas. y más desorganizadas. y muy desorganizadas.

Fase:

Parte

físicamente

distinta y

homogénea de

la materia.

Cada Estado

Físico (s, l, g)

es un tipo de

Fase

Fases

Condensadas

Fase acuosa

(ac): la que

contiene agua.

Propiedades de Sólidos,

Líquidos y Gases

SÓLIDO LÍQUIDO GAS

Forma fija Forma del recipiente Forma del recipiente

Volumen fijo Volumen fijo Volumen del recipiente

No se pueden

comprimir

No se pueden

comprimir

Se pueden comprimir

No fluyen Fluyen Fluyen

Estado de alta energía de la materia, similar al gaseoso pero compuesto de electrones y núcleos enteros, discretos y aislados en vez de átomos o moléculas.

Plasma

Sólido fusión

Líquido evaporación

Gas (vapor)

Licuación - condensación solidificación

Cambios de estado

sublimación

Sublimación regresiva

2. CLASIFICACIÓN

A) SUSTANCIA PURA

Sustancia química individual, elemento o

compuesto, compuesta de la misma clase

de materia y con partículas idénticas en

todas sus partes.

es materia que tiene propiedades

y composición definidas

Sustancia pura

Por ejemplo: Agua (H2O)

Sal (NaCl)

Amoniaco (NH3)

Mercurio (Hg)

Cobre (Cu)

Oxigeno (O2)

“Elementos”

“ Compuestos”

“Todas las sustancias puras son

elementos o compuestos”

Material compuesto de un solo tipo de átomos.

Sustancia que no se puede descomponer en sustancias

más simples por medios químicos o físicos.

Ejemplos:

Sodio, aluminio, hierro, magnesio …..(Todos los elementos

de la tabla periódica)

a) Elementos

Los elementos conocidos en la

actualidad son 116, los que varían en su

abundancia. El 90% de la corteza terrestre

consta de 5 elementos, oxígeno (O2),

silicio (Si), aluminio (Al), hierro (Fe), y

calcio (Ca). Los elementos poseen

abreviaturas llamadas símbolos químicos y

están organizados en la tabla periódica de

los elementos

Hg - Mercurio

Ni - Niquel

P - Fósforo

b) Compuestos

Sustancia pura constituida por dos o más

elementos combinados unos con otros

químicamente en proporciones fijas

Son sustancias puras que se pueden

descomponer en otras más simples por

medio de un proceso químico

Ejemplos:

Agua, azúcar, sal común,

amoniaco, alcohol etilico

sulfuro de hidrógeno

Los compuestos son sustancias formadas por la unión

de dos o más elementos. Pueden descomponerse en sus

elementos constituyentes Por ejemplo el agua líquida se descompone por acción de la

corriente eléctrica en hidrógeno y oxígeno, siendo el volumen del

hidrógeno generado el doble que el del oxígeno

El agua pura, cualquiera que sea su origen, siempre consiste

de un 11% de H y un 89 % de O

Corresponde a dos átomos de H y uno de O por molécula de agua

“La composición elemental de un compuesto puro siempre es

la misma, independiente de su origen “

La ley de la composición constante o ley de

las proporciones definidas

Fulereno

Ni SO4

Benceno

B) MEZCLA

– Jugo de naranja

– Aire

– Azúcar disuelto en agua

Material constituído por dos o más sustancias que

pueden estar en proporciones variables y no se

combinan químicamente, por lo que además, se

pueden separar por medios físicos.

Ejemplos:

La materia que nos rodea no es químicamente pura

AIRE (gas) - GASOLINA (líquido) - CONCRETO (sólido)

Las mezclas son combinaciones de dos o mas sustancias en las que cada sustancia mantiene sus propiedades e identidad química.

Las sustancias que componen una mezcla se denominan componentes de la mezcla.

Son mezclas que son uniformes Son mezclas que carecen de en todos sus puntos. Estas mezclas una composición y aspecto son denominadas SOLUCIONES. uniforme en todos sus (Aire N2 y O2, Salmuera, puntos. Agua y Aceite

Soldadura (Sn y Pb)

Heterogéneas Homogéneas

Mezclas

Homogénea (disolución)

– Mezcla que tiene la misma composición y propiedades en todas sus partes.

– Es uniforme en toda su extención

– No es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos

Ejemplo: – Soluciones (transparente)

– Aleaciones (bronce, laton, acero)

– Mezclas de líquidos o sólidos misibles

Tipo de mezcla

Soluciones Agua azucarada:

mezcla homogénea

– Mezcla de sustancias cuya composición y propiedades no son uniformes en todas sus partes.

– Es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos.

Ejemplo: – Suspensión (Puede ser opaca )

– Aceite y agua

– Mezclas de líquidos o sólidos inmisibles

Heterogénea

Coloides

Suspensiones

Pizza:

Mezcla heterogénea

Tipo de mezcla

Elemento:

Elemento:

Compuesto:

Mezcla:

Representación de la Materia a Escala Molecular

Átomos de una sola clase.

Átomos de una sola clase

unidos mediante

enlace químico.

Átomos de dos o más clases

unidos mediante

enlace químico.

Dos o más elementos o compuestos

unidos físicamente.

Generales Específicas

Presentes en todo cuerpo

sin excepción al margen

de su estado físico.

Caracterizan a la materia

permitiendo su diferenciación e

identificación impenetrabilidad

peso

volumen

masa

inercia

Físicas Químicas

a su vez

pueden ser Impresionan los sentidos sin

alterar su estructura o

composición interna o

molecular

Se manifiestan al alterar su

estructura interna o molecular

cuando interactúan con otras

sustancias

Extensivas Intensivas

Son

dependientes

de la

cantidad de

materia

Son

independientes

de la cantidad

de materia

Longitud

Calor ganado

o perdido

Energía cinética

y potencial

peso

pueden

ser

Color, olor, sabor

Compresibilidad,

expansibilidad

Punto de fusión y

ebullición

Viscosidad, tensión

superficial, densidad

Dureza, tenacidad,

maleabilidad, ductibilidad

Solubilidad, concentración, conductibilidad

Combustibilidad,

reactividad con

sustancias ácidas

o básicas

Por

ejemplo

3. PROPIEDADES DE LA MATERIA

32

Propiedades extrínsecas (extensivas o generales)

Son aquellas que varían con la cantidad de

materia considerada, son: peso, volumen y

longitud. Otras: inercia, extensión,

impenetrabilidad, divisivilidad, indestructibilidad,

atracción, adhesión, elasticidad, porosidad

Propiedades Generales y Específicas

33

Propiedades intrínsecas (intensivas o específicas)

Son aquellas que no varían con la cantidad de

materia considerada, son: punto de fusión, punto

de ebullición, densidad, coeficiente de solubilidad,

índice de refracción, color, olor, sabor.

Propiedades Generales y Específicas

Agua Azúcar Aluminio

¿Por qué?

Son sustancias diferentes

Tienen propiedades diferentes

Propiedades específicas de la materia (Físicas y Químicas)

Físicas

Químicas

Pueden ser:

Son las características que dan a cada sustancia su

identidad única. Nos permiten identificar o

caracterizar una sustancia y distinguirla de otras

sustancias

Propiedades Físicas

Propiedades características de una

sustancia que identifica a ésta sin

provocar un cambio en su composición.

Son las que la sustancia tiene por sí

misma.

–Ejemplo: densidad, color, volumen,

conductividad térmica, punto de fusión.

son

Propiedades físicas

Punto de

ebullición

Color Elasticidad Conductividad eléctrica

Punto de Fusión Sabor Olor Disolución en agua

Brillo Suavidad Ductilidad Viscosidad (resistencia

al flujo)

Volatilidad Dureza Maleabilidad Densidad (Relación

masa/volumen)

Ejemplos

Densidad

La densidad es una propiedad física característica de la materia.

Por ejemplo, cuando decimos que el plomo es “pesado”, o que

el aluminio es “ligero”, en realidad nos referimos a la densidad

de estos metales.

La densidad de los sólidos se expresa en gramos por

centímetro cúbico (g/cm3) y la de un líquido en gramos por

mililitros (g/ml).

d = m/v

g/ ml ; g/ cm3

Cociente que se obtiene al dividir la

masa de un objeto entre su volumen

d líquidos d sólidos

Propiedades químicas

Propiedades características de una sustancia, relacionadas

con el modo como cambia la composición de una sustancia,

o como interactúa ésta con otras sustancias. Son las que

presentan una sustancia a medida que cambia o que

interactúa con otra sustancia.

–Ejemplo: corrosividad, inflamabilidad, reactividad frente a

ácido,

son

Propiedades químicas

Arde en el aire Se descompone cuando se

calienta

Reacciona con ciertos

metales

Hace explosión Reacciona con el agua Reacciona con ciertos

no metales

Mancha la

plata

Reacciona con ciertos

ácidos

Es tóxico

Inflamable Se oxida Se fermenta

Ejemplos

Cambios de la materia

Nos permiten identificar o caracterizar una

sustancia y distinguirla de otras

Cambios Físicos

Cambios Químicos

Pueden ser:

Cambios de la materia

CAMBIOS FÍSICOS: Los fenómenos físicos son reversibles, la

materia no sufre cambios en su estructura íntima, no se

forman nuevas sustancias. Se cambia la forma, el

tamaño, el estado de movimiento o el estado de

agregación, sigue siendo la misma sustancia. Ejemplo:

H2O (g) → H2O(l) disolver azúcar en agua

CAMBIOS QUÍMICOS: Los fenómenos químicos son

irreversibles, la materia si sufre cambios en su

estructura íntima, se forman sustancias diferentes con

nuevas propiedades (dejan de ser lo que eran). Ejemplo:

C3H8(g) + O2(g) → CO2(s) + H2O(l) quemar azúcar

Introducción

Decantación

Filtración

Destilación

Evaporación

Sublimación

Métodos físicos de separación de mezclas

Métodos físicos de separación de mezclas

La separación de mezclas se lleva a cabo

utilizando métodos físicos, basados en los

cambios de estado de las sustancias.

Los métodos físicos de separación de

sustancias no afectan la constitución ni las

propiedades de los componentes de las

mezclas.

Decantación

Se basa en la diferencia de densidad de los cuerpos. Se emplea para separar mezclas heterogéneas (líquidos inmiscibles).

Ejemplo: aceite vegetal y agua (líquido-líquido).

Filtración

Consiste en hacer pasar una mezcla

heterogénea (sólido – líquido) por un material

poroso muy fino, donde dicho material deja

pasar el líquido, reteniendo las partículas

sólidas.

Dicromato de cobre

Azufre

Mezcla

Filtro

Destilación

Método utilizado para separar los líquidos volátiles hirviendo la mezcla y recolectando el vapor condensado.

Este procedimiento de separación se basa en la diferencia del punto de ebullición de los componentes de la mezcla.

Evaporación

Técnica usada para

separar un sólido

disuelto en un

líquido.

En este caso, se

evapora el disolvente

quedando el sólido

en el fondo del

recipiente.

Cromatografía

Se basa en las diferentes

velocidades con que se mueve cada

una de las sustancias a través de un

medio poroso arrastradas por un

disolvente en movimiento.

Los componentes se separan

cuando estos manifiestan sus

diferentes afinidades por el filtro de

papel o bien el disolvente que

acciona.

Otros métodos de separación

*Centrifugación

*Cristalización

*Sublimación

*Tamizado

*Separación magnética