Química I

UNIDAD 1. OBJETO DE ESTUDIO DE LA QUÍMICA

1.1. La Química: una ciencia interdisciplinaria 1.2. Materia 1.3. Energía 1.4. Cambio de la materia

UNIDAD 2. ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA2.1. Primeras aproximaciones al modelo atómico actual2.2. Partículas subatómicas. 2.3. La radiación y el modelo atómico de Rutherford. 2.4. Modelo atómico actual2.5. Tabla periódica actual.

UNIDAD 3. ENLACE QUÍMICO: MODELOS DE ENLACES E INTERACCIONES INTERMOLECULARES. 1193.1. El modelo de enlace iónico3.2. El modelo de enlace covalente. 3.3. El modelo de enlace metálico. 3.4. Fuerzas intermoleculares: (dipolos inducidos y dipolos instantáneos.) 3.5. Puente de hidrógeno

UNIDAD 4. REACCIÓN QUÍMICA. 4.1 Lenguaje de la Química. 4.2 Ecuación química. 4.3 Tipos de reacciones químicas4.4 Balanceo de ecuaciones químicas. 4.5 Cambios energéticos en las reacciones químicas. 4.6 Velocidad de reacción4.7 Consumismo e impacto ambiental.

Unidad 1Objeto de estudio de la Química.

Objetivo: El alumno: Explicará el objeto de estudio de la Química y su relación con otras ciencias, mediante el análisis descriptivo y analítico de problemas de la sociedad actual que involucren el uso de las propiedades de la materia, la energía y su interrelación, de manera cooperativa y responsable.

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1.1 LA QUÍMICA: UNA CIENCIA INTERDISCIPLINARIA

IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA COMO CIENCIA.

Vamos a iniciar nuestro curso realizando la siguiente actividad.

Ejercicio individual: Lee detenidamente el siguiente diálogo y escribe en una hoja de tu cuaderno las respuestas a las preguntas que al final del diálogo se te plantean.

Juana: Me siento agotada voy a pedir una coca cola.Luisa: Yo voy a tomarme un gatorade, creo que estoy deshidratada, necesito

reponer las sales que perdí con el sudor.Pedro: Creo que las dos están mal deberían de tomar agua natural o agua de frutas,

no tienen nada de química, son naturales.María: Pedro, creo que tú estás mal: tanto la coca cola como el gatorade son

productos químicos que, aunque no sean naturales, también están formados por materia, la cual es el campo de estudio de la Química.

En base a tu opinión escribe sobre las líneas.1. ¿Quién tiene la razón María o Pedro?2. ¿Cuándo se considera que un producto es natural?3. ¿Los productos naturales están libres de Química?, explica tu respuesta.4. Realmente las dos clases de productos, naturales, y creados por el hombre, ¿son

estudiados por la Química? Explica tu respuesta.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Al levantarte por la mañana probablemente realices las siguientes actividades: te das un baño utilizando jabón para el cuerpo y algún shampoo para el cabello, al secarte lo haces con una toalla de tela absorbente; te vistes, pero antes tal vez te apliques crema humectante, te pones tenis de hule o acaso unos zapatos de piel sintética y al final tal vez te pongas un poco de gel en el cabello para peinarte y probablemente te apliques un poco de spray para que dure tu peinado, si eres mujer utilizas algunos cosméticos, adornos para el cabello, un par de aretes metálicos, etc. Si después de las prisas alcanzas a desayunar tomas algo ligero, ya sea un licuado o

un par de huevos acompañados de pan o tortilla, leche, jugo o tal vez un cereal crujiente con leche.

¿Te identificas con alguna de estas actividades?¿Te das cuenta, que todos los días entramos en contacto con materiales o productos útiles que se han obtenido gracias al conocimiento y aplicación de la ciencia llamada Química?

En efecto esto ocurre dentro y fuera de tu casa, del laboratorio o de una fábrica, porque sencillamente “La Química está en todas partes”. Hay química dentro y fuera de tu cuerpo y en el de todos los organismos vivos, en tu hogar, en los alimentos, en el cuidado de tu salud y en el medio ambiente donde vives.

Analiza detenidamente cada uno de los puntos mencionados y encontrarás una gran cantidad de elementos, sustancias y compuestos químicos que son resultado de la investigación y el desarrollo de esta ciencia a través de los años.

“La Química está omnipresente en nuestro entorno de todos los días”.

¿Alguna vez has tomado una aspirina, tempra o tylenol para aliviar algún dolor que aqueja a tu cuerpo?

¿Te has dado cuenta que los tenis que actualmente usas resisten bastante el uso continuo que les das?

¿En alguna ocasión has platicado con tus padres o abuelos, si ellos usaban los mismos productos que actualmente usas?

A través de la Química el hombre puede elaborar materiales semejantes a los naturales buscando siempre mejores propiedades y al mismo tiempo productos que resulten más económicos.

Los plásticos, automóviles, alimentos, medicinas, detergentes, gas doméstico, hidrocarburos, perfumes y fibras sintéticas, son objetos elaborados mediante la aplicación de la Química. Pero así como la Química nos provee de satisfactores, el al uso de la misma nos ha creado grandes problemas, principalmente al medio ambiente por la alta concentración de contaminantes.

Por tal motivo debemos actuar con ética y responsabilidad para no obstaculizar el desarrollo de la humanidad, procurando la fabricación o elaboración de productos de mejor calidad a menor precio y en cantidades mayores.

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“La Química nos ayuda a comprender la naturaleza, su belleza y su complejidad”.

Reúnete en equipo de 2 y analiza las siguientes preguntas:

¿Te ha tocado estar en un jardín, en plena primavera, con muchas plantas y una gran diversidad de colores? Comenta con tus compañeros a qué se deberá esta diversidad de colores de las flores y anota las conclusiones:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Has observado que después de ciertos días lluviosos o simplemente después de cierto tiempo en que la humedad del ambiente es muy elevada, todos los objetos de fierro o acero que están a la intemperie, se oxidan? Comenta con tus compañeros lo que probablemente sucede y anota las conclusiones:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tal vez te has preguntado lo siguiente: ¿Será el agua una sustancia química?Comenta con tus compañeros y anota tus observaciones:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Los fenómenos anteriores son resultado de la Química y no se realizaron en un laboratorio, pero forman parte de nuestra vida diaria. Los cambios químicos nos pueden proporcionar hermosos colores, calor, luz y hasta productos nuevos.

En este momento que estás leyendo, debes saber que la tinta es un producto químico y que el papel de este módulo se obtuvo también mediante procedimientos químicos. Al mismo tiempo en tus ojos, al leer, se están desencadenando miles de reacciones químicas en tu cerebro. Cuando respiras, te mueves, comes, duermes, tu cuerpo funciona como una extraordinaria fábrica química. Con el oxígeno que respiras y los nutrientes de los alimentos se produce la sangre que va a las células y la energía.

Y hasta las actividades más comunes que realizas como reír, correr, caminar, pensar, etc., se llevan a cabo mediante una infinidad de reacciones químicas ordenadas.

La casa donde vives, la cama donde duermes, la ropa que vistes, los alimentos que consumes, son materia y son objeto de estudio de la Química. El fuego, la electricidad, el sol, los nutrientes de los alimentos, son formas de energía y están íntimamente relacionadas con la materia y por lo tanto también son objeto de estudio de la Química.

Además la fotosíntesis, la corrosión de metales, la respiración, la contaminación, que son fenómenos que implican un cambio en la materia, también son objeto de estudio de la Química. Por lo tanto, podemos definir a la Química como

“La Ciencia que estudia la composición y propiedades de la materia, sus transformaciones y su relación con la energía”.

A través de la Química puedes conocer la composición del mundo que te rodea y esto puede conducirte a idear inventos interesantes y útiles, así como desarrollar nuevas tecnologías. Sin embargo aunque en tus planes no esté el trabajar en este campo, usarás la Química en tu vida diaria, aprenderás a resolver problemas y a comunicarte con los demás en forma organizada y lógica. Si puedes comprender los beneficios y los riesgos que están relacionados con las sustancias químicas, serás una persona bien informada y capaz para decidir y elegir siempre las mejores alternativas que te ofrece el mundo que te rodea.

El desarrollo de la Química no solamente ha llevado a la obtención de nuevos productos o sustancias que de alguna manera nos han hecho la vida mucho más confortable, también ha influido en el desarrollo de nuevas tecnologías como son las computadoras, cuyo desarrollo no hubiera sido posible si no se lleva a cabo un estudio exhaustivo sobre semiconductores. La investigación sobre materiales fotosensibles provocó el desarrollo de los satélites de comunicación que pueden funcionar gracias a la energía solar.

Durante los últimos dos siglos se han desarrollado más investigaciones y descubrimientos químicos que en los veinte siglos que le precedieron a Lavoisier.La Química ha desarrollado gradualmente cinco ramas, ya que la Química por sí sola abarca un campo demasiado extenso, aunque estas divisiones son consideradas arbitrarias ya que una rama puede traslaparse con otra, por ejemplo un fisicoquímico puede desarrollar el trabajo de un químico biofísico.

La clasificación es la siguiente:

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1) Química Orgánica: se encarga del estudio de los compuestos que contienen al elemento carbono.

2) Química Inorgánica: estudia a todos los elementos y compuestos que no contienen carbono, aunque algunos como los carbonatos, cianuros y bióxido de carbono son inorgánicos.

3) Química Analítica: se encarga de la identificación (análisis cualitativo) y la composición (análisis cuantitativo) de las sustancias.

4) Fisicoquímica: se encarga del estudio de los principios físicos que rigen la estructura de la materia y las transformaciones químicas.

5) Bioquímica: es la química de los procesos biológicos (sistemas vivos, plantas y animales).

Ejercicio individual. Basándote en la clasificación de la Química, indica la rama que se encarga del estudio de los siguientes procesos químicos:

Los enlaces y la estructura de los compuestos: ___________________________________________________________________

El contenido de una tableta antiácida TUMS:___________________________________________________________________

La síntesis (preparación) de aspirinas (C9H8O4):___________________________________________________________________

La degradación del almidón (carbohidratos de las plantas) en glucosa dentro del cuerpo humano:___________________________________________________________________

La solubilidad de las sales de cobre._________________________________________________________________

1.1.1 RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS

La Química es la ciencia que estudia a la materia, su composición, su estructura, sus propiedades y cambios, su relación con la energía, y todo lo que existe en el universo está formado de materia; esto hace que la Química se relacione fácilmente con otras ciencias, en ocasiones utilizándola como una herramienta de apoyo, y en otras auxiliándolas en su desarrollo.

Ejercicio: Siguiendo las instrucciones de tu profesor realiza lo que a continuación se te pide.

1. En una hoja del cuaderno y en equipo de dos escribe cinco ciencias que conozcas.2. Escribe lo que estudian cada una de ellas.3. Escribe con base a la opinión de cada uno de ustedes:- ¿Cuál sería la definición de ciencia?- De las ciencias que mencionaste, ¿cuáles tienen relación con la Química? Explica

tu respuesta.Tarea: INSTRUCCIONES: Investiga qué tipo de mezclas pueden separarse por los siguientes métodos, así como la forma en que se realiza la separación:

1. Filtración:2. Evaporación:3. Destilación:4. Decantación:5. Cromatografía:

1.2 LA MATERIA1.2.1 CARACTERÍSTICAS Y MANIFESTACIONES DE LA MATERIA.

Ejercicio. Realiza las actividades que se te indican y entrega un reporte a tu profesor. (equipos de 3).1. Necesitas de los siguientes materiales: siete cucharitas de plástico, leche, agua, tierra, jugos de frutas, polvo para refrescos, detergente en polvo, pimienta molida, recipientes de vidrio pequeños (2 ó 3) y una lupa. Las sustancias mencionadas no se tienen que utilizar forzosamente, tu maestro te puede sugerir algunas diferentes, pregúntale.

2. Observa bien cada una de las sustancias y anota en tu cuaderno las características de cada una de ellas (color, olor, apariencia, estado físico, etc.)

3. Ayudándote con la lupa, indica qué materiales de los analizados se observan como si fueran una sola sustancia y cuáles se observan formados por dos o más sustancias diferentes.

4. Mezcla una cucharadita de cada sustancia con agua, observa cada una de las mezclas con la lupa y contesta, ¿se observa como si fueran dos sustancias diferentes?

A las mezclas en las cuales los componentes que las forman se observan a simple vista se les llama Mezclas Heterogéneas, mientras que a las mezclas donde los componentes no se observan a simple vista se les denomina Mezclas Homogéneas.

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Si observas a tu alrededor, te darás cuenta que la materia que existe en la naturaleza se encuentra en forma de mezclas, ¿podrías mencionar cinco ejemplos de cada uno de los tipos de mezclas que tú conozcas o hayas visto a tu alrededor?

¿Tienen algunas propiedades las mezclas?- ¿La mezcla es homogénea o heterogénea?- ¿Si tomaras un granito de la mezcla, cómo sabrías que es de sal o de

azúcar?- ¿Podrías separar los granos de sal de los granos de azúcar?

• Sí, ¿cómo?• No, ¿por qué?

Como te habrás dado cuenta las mezclas presentan algunas propiedades como son:1) Sus componentes conservan todas sus propiedades.2) Los componentes que las forman pueden ser separados mediante ciertos

procedimientos.

Por lo tanto, podemos concluir que una mezcla es la combinación de dos o más sustancias separables por métodos físicos, donde cada uno de sus componentes conserva sus propiedades.

Tarea: INSTRUCCIONES: Consultando la bibliografía recomendada realiza lo que a continuación se te indica:1. Investiga qué relación existe entre la ecuación de Einstein y la energía nuclear.2. Investiga los beneficios e inconvenientes que tiene para la sociedad el uso de la

energía nuclear.3. Escribe la conclusión a la que hayas llegado dándola a conocer al resto del

grupo.4. ¿Quién fue Leopoldo Río de la Loza?5. ¿Cuál fue el trabajo de Mario José Molina Enriquez?6.- Investiga cómo se relaciona la química con:- industria farmacéutica- industria automotriz- La oceanografía- petrolera - la industria alimenticia- electrónica- metalúrgicaExponen tu investigación al grupo.

7. ¿Cuál o cuáles de las actividades siguientes tienen que ver con la química? Explica tus respuestas.

- Estudiar el adelgazamiento de la capa de ozono

- Analizar los contaminantes del suelo- Estudiar los efectos de la radiación UV en los materiales

COMPUESTOSSe le llama compuestos a las sustancias que resultan de la combinación química de dos o más elementos químicos, como por ejemplo la sal común que resulta de la combinación de dos elementos que son el sodio y el cloro, por lo que su fórmula es NaCl pero...... si el cloro y el sodio son dos sustancias diferentes, entonces:

¿Es el cloruro de sodio una mezcla homogénea en lugar de un compuesto?Vamos a aclarar esta duda de la siguiente manera:• El sodio es un elemento químico sólido de color metálico, que al contacto con el

agua reacciona violentamente provocando en la mayoría de los casos explosiones.• El cloro es un elemento químico gaseoso de color verde y sumamente venenoso.

Ejercicio individual: Responde las siguientes preguntas y coméntalas ante el grupo.

1. Presenta el cloruro de sodio las características de los elementos que lo forman?_________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Cuál es entonces la diferencia entre una mezcla y un compuesto?_________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Elabora una lista de dos compuestos químicos, así como las características de cada uno de ellos y de los elementos que los forman.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Se pueden separar los elementos que forman a los compuestos? Investígalo._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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ELEMENTOSSe ha hablado de elementos químicos pero:Si tenemos cobre en estado puro, ¿qué sustancia diferente podríamos extraer de él? Obviamente la respuesta es que ninguna, ya que el cobre es un elemento químico lo que lleva a definir a los elementos químicos como: “sustancias puras que no pueden ser separadas en otras” y, además del cobre, son ejemplos de elementos químicos todos los que aparecen en la tabla periódica.

En el siguiente mapa conceptual se te presenta un resumen de lo que has visto hasta este momento con respecto a la materia.

¿Qué propiedades tiene la materia?

Para contestar esta pregunta vamos a realizar el siguiente ejercicio:

Ejercicio individual: Responde a lo que a continuación se te indica:- Planea un experimento mental que permita demostrar que el aire es materia.- Discute con tus compañeros de equipo y comunica tus experiencias al resto del grupo (no se te olvide que debes externar tu opinión y respetar la de los demás).

Responde si el siguiente experimento demuestra que el aire es materia:

- ¡SÍ!, ¿Por qué?- No!, ¿Por qué?

Para responder a esto, definiremos algunos conceptos importantes.

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Una propiedad de la materia es el peso y se define como: la fuerza de atracción que ejerce la gravedad sobre los cuerpos, la cual se considera una propiedad general debido a que cualquier tipo de materia la posee. Además de esta propiedad, la materia tiene otras como son: masa que se define como la cantidad de materia que posee un cuerpo e inercia que se define como la resistencia que ofrece la materia al cambio.

Retomando el problema anterior la respuesta al experimento es NO! y vamos a demostrarlo, tu peso en la luna es la sexta parte de lo que pesas en la tierra así, por ejemplo, si tu peso es de 48.0 Kg. en la tierra, en la luna pesarías únicamente 8.0 Kg. Pero la cantidad de átomos, es decir tu masa, es la misma en la tierra y en la luna.

Para poder continuar vamos a realizar el siguiente ejercicio:

Ejercicio Individual: Responde lo siguiente y comenta la respuesta con tus compañeros:

Imagínate que te vendan los ojos y alguien te pone en la mano un trozo de fruta y te pide que le digas de qué fruta se trata. ¿Cómo le harías para saberlo?

De las propiedades que respondiste, algunas son características de la fruta y éstas se consideran también como propiedades de la materia, pero son propiedades específicas, ya que no toda la materia sabe y huele igual. Por lo que propiedades específicas son aquéllas que permiten distinguir un tipo de materia de otro.

PROPIEDADES EXTENSIVAS E INTENSIVAS. ESTADOS DE AGREGACIÓN.Las propiedades físicas de la materia también se clasifican en propiedades extensivas y propiedades intensivas.

Propiedades generales: Las presentan los sistemas materiales básicos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la masa, el peso, volumen. Otras, las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman intensivas. El ejemplo paradigmático de magnitud intensiva de la materia másica es la densidad.

Propiedades extensivas o generales: Son las cualidades que nos permiten reconocer a la materia, como la extensión, o la inercia. Son aditivas debido a que dependen de la cantidad de la muestra tomada. Para medirlas definimos magnitudes, como la masa, para medir la inercia, y el volumen, para medir la extensión (no es realmente

una propiedad aditiva exacta de la materia en general, sino para cada sustancia en particular, porque si mezclamos por ejemplo 50 ml de agua con 50 ml de etanol obtenemos un volumen de disolución de 96 ml). Hay otras propiedades generales como la interacción, que se mide mediante la fuerza. Todo sistema material interacciona con otros en forma gravitatoria, electromagnética o nuclear. También es una propiedad general de la materia su estructura corpuscular, lo que justifica que la cantidad se mida para ciertos usos en moles.

Propiedades intensivas o especificas: Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa no son aditivas y, por lo general, resultan de la composición de dos propiedades extensivas. El ejemplo perfecto lo proporciona la densidad, que relaciona la masa con el volumen. Es el caso también del punto de fusión, el punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el módulo de Young, etc.

Ejercicio: En equipo clasifica las siguientes propiedades de la materia en extensivas o intensivas. Justifica cada una de tus respuestas.

• Masa • Textura• Densidad • Volumen• Longitud • Dureza• Solubilidad • Divisibilidad• Conductividad • Inercia• Peso • Punto de fusión

Ejercicio individual: Responde lo que a continuación se te plantea:¿Qué otras propiedades específicas de la materia podrías citar?Cita al menos cinco ejemplos y preséntalas a tu profesor.1. ___________________________________________________________________

2. ___________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________

5. ___________________________________________________________________

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LEYES DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA

A) Ley de Lavoisier, Ley de la conservación de la masa: En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.

B) Ley de la conservación de la energía: Formulada por Julius Robert von Mayer, establece que: “La energía del universo se mantiene constante de tal manera que no puede ser creada ni destruida y si cambiar de una forma o clase a otra”

C) Ley de la conservación de la materia: propuesta por Albert Einstein, establece: “La cantidad de masa - energía que se manifiesta en un determinado espacio – tiempo es constante.

La aplicación de estas leyes de la conservación tiene lugar en procesos industriales para calcular las cantidades de materia prima o reactivos y energía que se necesitan para obtener productos. El ahorro de materia y de energía hace que los procesos sean más eficientes en todos los aspectos.

Manifestaciones de la energía

La energía existe en varias formas, pero todas ellas pueden clasificarse en dos tipos: potencial y cinética.

La energía potencial es la que tienen los cuerpos debido a su posición. Pertenecen a esta categoría la energía química y la nuclear. Otros ejemplos de energía potencial son: la que tiene el agua almacenada en una presa y la de un resorte comprimido.

La energía cinética es la que tienen los cuerpos debido al movimiento. Pertenecen a esta categoría: la energía eléctrica (movimiento de electrones), la energía calorífica (movimiento de moléculas), la energía luminosa (movimiento de ondas electromagnéticas) y la energía mecánica (movimiento de las piezas de una máquina).

En todos los cambios que tiene la materia se libera o se absorbe energía. Generalmente, los cambios físicos involucran cantidades de energía más pequeños, en tanto que algunos cambios químicos producen grandes cantidades de energía.

Así como la materia sufre cambios continuos, la energía en la naturaleza también se transforma de una forma a otra

La energía se manifiesta de diferentes maneras:

Energía solar: casi la totalidad de la energía proviene del sol y se manifiesta a través de radiaciones luminosas, caloríficas y electromagnéticas.

Energía química: Es la energía que tiene la materia en virtud de su estructura interna, y que almacenan los combustibles,

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como la madera, el carbón o los derivados del petróleo. Es también la energía que almacenan las pilas y las baterías.

Energía Mecánica: Es la capacidad que tiene un cuerpo o conjunto de cuerpos de realizar movimiento, debido a su energía potencial o cinética; por ejemplo: La energía que poseemos para correr en bicicleta (energía potencial) y hacer cierto recorrido (energía mecánica); o el agua de unas cascada (energía potencial), que al caer hacer mover las aspas de una turbina (energía mecánica).

Energía hidráulica: esta energía se origina con el movimiento del agua. Este movimiento puede ser consecuencia de la caída de corrientes de agua o de las crecientes y bajadas de las mareas.

Energía térmica o calorífica: se origina a partir de la combustión de un cuerpo combustible. Es empleada en un radiador eléctrico.

Energía eólica: Esta energía es producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Se puede transformar en energía eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los vientos. Bajo el mismo principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura.

Energía luminosa: La luz es una forma de energía que hace visibles los cuerpos. Cuando reciben suficiente luz, las formas y los colores de los cuerpos se pueden reconocer. Los cuerpos que desprenden luz se llaman cuerpos luminosos. El Sol y los combustibles cuando arden son cuerpos luminosos.

Energía Eléctrica: En la vida familiar, proporciona iluminación y calefacción, permite el funcionamiento de gran variedad de aparatos que facilitan los quehaceres domésticos (refrigeradora, licuadora, etc.) o que nos dan información y entretenimiento (TV., Computadoras, etc.)

En la industria pone en funcionamiento grandes maquinarias. Necesaria también en algunos procesos de refinación de metales entre otros. Una de sus grandes ventajas es la facilidad con que puede ser trasladada de un lugar a otro, así la mayor parte de la energía eléctrica utilizada en las grandes ciudades es producida en plantas generadoras situadas a muchos kilómetros de distancia y transportada mediante líneas de transmisión, las cuales no ocasionan contaminación al medio ambiente.

Energía atómica o nuclear: es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía.

Energía geodésica: Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo (geyser) y en forma de agua caliente (fuentes termales).

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Completa las siguientes afirmacionesa) Nuestros músculos almacenan energía en forma de energía _________________________________________

b) Una pila de linterna transforma energía ______________________ en energía ____________________________

c) En el proceso de fotosíntesis, se produce una transformación de energía ______________________en energía __________________________ .

d) Cuando un automóvil frena, su energía _______________________ se transforma en energía __________________________.

Tarea: Investiga que es la bioquímica o biomasa y de donde se obtiene. Así como que otro tipo de fuentes de energías se quieren utilizar. Beneficios y riesgos en el consumo de la energía. Aplicaciones de energía no contaminantes. Desarrollo de la energía nuclear en México.Ejercicio: Después de discutir en equipo, expliquen el camino o las transformaciones que sufre la energía en cada uno de los siguientes casos.

1. De la energía hidráulica de una presa hasta la energía luminosa en una lámpara._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. De la energía solar hasta la energía consumida por una persona al caminar._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. De la energía química del petróleo hasta energía cinética de un auto en movimiento.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. De la energía química del gas natural en una termoeléctrica hasta la energía calorífica de los alimentos calentados en un microondas.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ejercicio: Determina las ventajas y desventajas de las siguientes energías.

FUENTE ENERGETICA

ORIGEN VENTAJAS DESVENTAJAS

Combustibles fósiles

Geotérmica

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Hidráulica

solar

Eólica

Nuclear

Hidrógeno

Biomasa

Alcohol

Las propiedades específicas de la materia se clasifican en físicas y químicas.

Las propiedades físicas se manifiestan cuando la materia está en reposo o sufre un cambio que no altera su composición y/o estructura; Las propiedades químicas manifiestan el comportamiento de una sustancia frente a otra, es decir cuando se altera su composición y/o estructura.

Ejercicio Individual: Identifica cada una de las siguientes propiedades como física o química.

1. El hierro al contacto con el aire y la humedad sufre corrosión.__________________________________________________________________

2. El oro se puede fundir para fabricar joyería.___________________________________________________________________

3. En condiciones estándar el agua hierve a los 100° centígrados.___________________________________________________________________

4. Nuestras células queman glucosa para obtener energía.___________________________________________________________________

5. El cobre es un buen conductor eléctrico.___________________________________________________________________

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6. La gasolina es un combustible.___________________________________________________________________

7. En la fermentación alcohólica los azúcares se convierten en alcohol.___________________________________________________________________

8. En la hidrólisis el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno.___________________________________________________________________

ESTADOS DE AGREGACIÓNCuando hablamos de estados de agregación, nos referimos a la manera en que las partículas que constituyen a la materia se unen o se agregan unas a otras, para formar a todos y cada uno de los objetos que nos rodean.

La unión entre las partículas se presenta de muy diversas maneras, ya que pueden estar:

- Muy unidas.- A distancia media.- Muy separadas unas de otras.

Si observas a tu alrededor te darás cuenta que existe materia en tres estados básicos, uno que es el estado sólido como el cuaderno donde escribes, el lápiz o pluma con qué lo haces, el estado líquido como el agua que bebes para poder vivir y el estado gaseoso como el aire o el oxígeno que necesitas respirar.

Cada uno de los estados de agregación de la materia, presenta características muy particulares que permiten diferenciar a uno de los otros, estas mismas características pueden servir para definirlos:

Sólido: Es un estado en el cual la materia presenta forma y volumen definido y nose puede comprimir.

Líquido: En este estado la materia adopta la forma del recipiente que la contiene yal igual que los sólidos no se puede comprimir, además de presentar volumen definido.

Gaseoso: En este estado la materia no tiene forma ni volumen definido ya que adopta la forma y el volumen del recipiente que la contiene, además de que en este estado la materia se puede comprimir.

Plasma: Este estado de la materia no se presenta bajo condiciones normales de presión y temperatura. Cuando a un gas se le eleva la temperatura en millones de grados centígrados, los átomos se desintegran en sus partículas subatómicas, las cuales en conjunto el estado plasmático de la materia.

Sólido líquido gas plasma

Ejercicio:Realiza el siguiente cuestionario y coméntalo en grupo

1.- después de conocer más sobre la materia realiza una nueva definición sobre ella.2.- Explica por qué un sólido presenta forma y volumen definidos3.- ¿cómo se encuentran las moléculas en un líquido en comparación con un sólido?4.- ¿Por qué se dice que un gas no presenta forma y volumen definidos?

5.- Escribe 4 ejemplos de sustancias que a condiciones normales de temperatura y presión se encuentren en cada estado físico.

Sólido líquido Gaseoso

6.- Escribe en el cuadro las sustancias de la lista de abajo, colocándolas en las columnas que correspondan.

Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea

Compuesto Elemento

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Vapor de agua Agua residual Moneda de cobreAgua de mar Tubo de acero Mina de arenaHoja de papel Gas nitrógeno Yogur de frutasGas acetileno Amoníaco Mercurio de un termómetro Bicarbonato de sodio Mermelada de fresaSolución azucarada Filamento de Oro

FENOMENOS FISICOS y QUIMICOS En la naturaleza y en la vida diaria, nos encontramos constantemente con fenomenos fisicos y con fenomenos quimicos. Pero, qué son cada uno de estos fenomenos:

FENOMENO FISICO: es aquél que tiene lugar sin transformación de materia. Cuando se conserva la sustancia original. Ejemplos: cualquiera de los cambios de estado y también patear una pelota, romper una hoja de papel. En todos los casos, encontraremos que hasta podría cambiar la forma, como cuando rompemos el papel, pero la sustancia se conserva, seguimos teniendo papel.

FENOMENO QUIMICO: es aquél que tiene lugar con transformación de materia. Cuando no se conserva la sustancia original. Ejemplos: cuando quemamos un papel, cuando respiramos, y en cualquier reacción química. En todos los casos, encontraremos que las sustancias originales han cambiado, puesto que en estos fenómenos es imposible conservarlas.1.- Clasifica los siguientes hechos como propiedad física, propiedad química, cambio físico o cambio químicoa) El alcohol es inflamableb) El alcohol es volátil se evapora con facilidadc) Una muestra de sal común se disuelve en un vaso de aguad) Con el tiempo, una batería de linterna pierde su carga.e) Combustión de un cerillof) Dilatación de un metal

CAMBIOS DE ESTADOS DE LA MATERIA

En nuestro medio ambiente y bajo ciertas condiciones, las sustancias se presentan en uno de los estados de agregación antes mencionados, pero pueden

cambiar de un estado a otro si las condiciones cambian. Estas condiciones son presión y temperatura.

Solidificación: Es cuando un líquido pasa a estado sólido

Fusión es el proceso por el que una sustancia sólida al calentarse se convierte en líquido.

Vaporización es el paso de líquido a gas. Se puede producir de dos formas distintas:

Evaporación. Es el paso de líquido a gas a cualquier temperatura. Solo ocurre en la superficie del líquido. Por ejemplo, el agua de un lago se evapora incluso en invierno.

Ebullición . Es el paso de líquido a gas a una temperatura fija. Se forman burbujas de gas en toda la masa del líquido.

Condensación: es el proceso inverso a la vaporización, es cuando un gas se convierte en líquido.

La sublimación: es el paso de sólido a gas directamente.

Licuefacción: ocurre cuando una sustancia pasa del estado gaseoso al líquido, por acción de disminuir la temperatura y el aumento de presión.

La diferencia entre un gas y vapor es que el gas se licúa y el vapor se condensa.

METODOS DE SEPARACION DE MEZCLASRaramente se encuentran las sustancias puras en la Naturaleza sino en forma de mezclas, disoluciones y suspensiones. Toda la materia podemos separarla de

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diferentes formas hasta llegar a sus componentes más simples. Estos métodos se clasifican según sus características y son:

Métodos de separación química: destruyen las sustancias originales.

Los métodos químicos de separación son procesos en los que los compuestos químicos se separan en elementos más sencillos. Estos métodos químicos se caracterizan por la necesidad de efectuar una reacción química previa a la separación.

Hay muchos métodos químicos de separación pero los más importantes y conocidos son por: Electrólisis y Gravimetrías. Otros métodos son la descomposición térmica donde se somete a un compuesto a una temperatura elevada hasta que se descompone en sus elementos o en otros compuestos más sencillos.

A diferencia de los métodos químicos, en los métodos físicos no se destruyen las sustancias.

LA DECANTACIÓN. Es un método utilizado para separar un sólido, de grano grueso e insoluble, de un líquido. Consiste en esperar que se sedimente el sólido para poder vaciar el líquido en otro recipiente.

DECANTACIÓN DE LÍQUIDOS. Este método se utiliza para la separación de dos líquidos no miscibles y de diferentes densidades, utilizando un embudo de decantación. Este método es aplicado en la extracción de petróleo en yacimientos marinos la cual separan el petróleo, al ser menos denso, quedando en la parte superior del agua. El petróleo se almacena y el agua es devuelta al mar.

LA FILTRACIÓN. Con este método se puede separar un sólido insoluble de grano relativamente fino de un líquido. En este método es indispensable un medio poroso de filtración que deja pasar el líquido y retiene el

sólido. Los filtros más comunes son: papel filtro, redes metálicas, fibra de asbesto, fibra de vidrio, algodón fibras vegetales y tierras especiales.

LA FILTRACIÓN POR VACIO. Es una operación como la anterior, sólo que ahora interviene un matraz quitazato, una bomba de vacío para extraer aire y conseguir vacío con un filtrado en el menor tiempo. Un ejemplo muy común de filtración es aplicado en los automóviles en la gasolina que llevan un filtro con papel y en el aceite que puede ser de papel como filtros GONNER o red metálica como el VW ).

LA CENTRIFUGACIÓN. Es un método utilizado para separar un sólido insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación de un líquido. Esta operación se lleva a cabo en un aparato llamado centrífuga, en el que aumenta la fuerza gravitación provocando la sedimentación del sólido.El plasma de la sangre puede separarse por este método.

DESTILACIÓN. Este método permite separar mezclas de líquidos miscibles, aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. Un ejemplo sencillo es separar una mezcla de agua y alcohol el cual no se puede decantar y es más apropiado destilarlo, colocando la mezcla en un matraz de destilación.

Por destilación con arrastre de vapor se separa el solvente que extrae el aceite de las semillas, por ejemplo, hexano que extrae el aceite de ajonjolí. También de esta forma se extrae esencias como la de anís o de orégano.

CRISTALIZACIÓN. Con este método se provoca la separación de un sólido que se encuentra disuelto en una solución quedando el sólido como cristal y en este proceso involucra cambios de temperatura, agitación,

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eliminación del solvente, etc. Por este método se obtiene azúcar, productos farmacéuticos, reactivos para laboratorio (sales), etc.

EVAPORACIÓN. Con este método se separa un sólido disuelto en un líquido y consiste en aplicar incremento de temperatura hasta que el líquido hierve y pasa del estado líquido a estado de vapor, quedando el sólido como residuo en forma de polvo seco. El líquido puede o no recuperarse.

SUBLIMACIÓN. Método utilizado en la separación de sólidos, aprovechando que alguno de ellos es sublimable, pasa de manera directa del estado sólido al gaseoso por incremento de temperatura.

CROMATOGRAFÍA. Este método consiste en separar mezclas de gases o líquidos, pasando la solución o muestra a través de un medio poroso y adecuado, con la ayuda de un solvente determinado.

El equipo para esta operación puede ser tan simple como una columna rellena, un papel o una placa que contienen el medio poroso, o bien un cromatógrafo. Por este proceso se analizan mezclas como aire, productos extraídos de plantas y animales, productos elaborados como tintas, lápices labiales, etc. Un ejemplo sencillo se puede hacer con un gis y agua. En la parte media del gis se hace una marca de tinta (plumón) y luego se coloca el gis en agua sin que ésta llegue a la marca. Después de un tiempo se verán los componentes de la tinta.

IMANTACIÓN. Con este método se aprovecha la propiedad de algún material para ser atraído por un campo magnético. Los materiales ferrosos pueden ser separados de otros componentes por medio de un electroimán, para su tratamiento posterior.

DIFERENCIA DE SOLUBILIDAD. Permite separar sólidos de líquidos o líquidos de líquidos al contacto con un solvente que selecciona uno de los componentes de la mezcla. Este componente es soluble en el solvente adecuado y es arrastrado para la separación ya sea por decantación, filtración vaporización, destilación, etc., dejándolo en estado puro. Es muy común en la preparación y análisis de productos farmacéuticos.

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En la naturaleza y en la vida diaria, nos encontramos constantemente con fenómenos físicos y con fenómenos químicos. Pero, qué son cada uno de estos fenómenos:

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