UNIDAD I

LA QUÍMICA Y LAS MEDICIONES

Prof. Mayra García PUCMM QMA-110

QUÍMICA

La Química es el estudio de la materia y de los cambios que experimenta.

La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa.

Composición: partes o componentes. Por ejemplo: H2O, 11.9% H y 88. 1% O.

Propiedades: características distintivas.

Propiedades físicas y químicas.

Clasificación de la materia

Materia

Elemento Compuesto Mezcla

homogénea (soluciones)

Mezcla heterogénea

Procesos físicos

Reacciones

químicas

Sustancia Mezcla

Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida y propiedades características. No se puede separar por métodos físicos

ejemplos: agua, amoniaco, sacarosa, oro, oxígeno

Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos.

• Se han identificado 117 elementos

• 92 elementos se encuentran en forma natural en la Tierra

oro, aluminio, plomo, oxígeno, carbono,

• el resto se ha obtenido por medios científicos

tecnecio, americio

Un compuesto es una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas.

Los compuestos sólo pueden separarse en sus componentes puros (elementos) por medios químicos.

Agua (H2O) Glucosa (C6H12O6)

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en proporciones variables y en la cual cada una conserva sus propiedades características.

Mezcla homogénea: la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Ej. Leche, jugo, soldadura

Mezcla heterogénea: la composición no es uniforme en todas partes. Ej. Concreto, virutas de hierro en arena

Los medios físicos pueden usarse para separar una mezcla

en sus componentes puros.

Símbolos químicos: Escritura de una o dos letras para

representar los elementos (la primera

mayúscula y la segunda minúscula)

Átomos: Es la unidad mas pequeña de un elemento químico

que mantiene su identidad y no es posible dividir

mediante procesos químicos

Algunas sustancias existen en la naturaleza como

átomos sencillos

Ej: los 6 gases nobles de la TP (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

Molécula: Es un agregado de, por lo menos, dos átomos en una

colocación definida que se mantienen unidos a través

de fuerzas químicas

Los átomos pueden ser del

mismo elemento

O2, H2, N2, Br2, Cl2, O3 ………

Los átomos pueden ser de

elementos diferentes

CO, HCl, NH3, H2O…..

Una molécula puede ser elemento o compuesto

Ej: el hidrógeno gaseoso (H2) es un elemento puro que

consta de moléculas formadas por dos átomos de H

Sin embargo el monóxido de carbono (CO) es un

compuesto ya que está formado por átomos de dos

elementos diferentes, al mismo tiempo es una

molécula.

Iones: Un ion es una partícula cargada constituida por

un átomo o molécula que no es eléctricamente

neutra.

Conceptualmente esto se puede entender como que a

partir de un estado neutro se han ganado o perdido

electrones, y este fenómeno se conoce como ionización.

Los iones cargados negativamente,

producidos por la ganancia de electrones, se

conocen como aniones

Los iones cargados positivamente, consecuencia de una

pérdida de electrones, se conocen como cationes

Un ion conformado por un solo átomo se denomina ion

monoatómico : Na+, Cl-, Mg2+, O2-, Al3+, N3-

Un ión conformado por dos o más átomos se denomina ion

poliatómico: NH4+, CN-, CO3

2-, PO43-

Fórmulas químicas: Expresan la composición de las

moléculas y los compuestos por

medio de los símbolos químicos

Fórmula empírica indica el tipo de átomos presentes en un

compuesto y la relación entre el número de átomos de

cada clase. Siempre indica las proporciones enteras más

pequeñas entre los átomos de cada clase.

Compuestos iónicos: MgH2 , NaCl

Compuestos covalentes: H2O2 = HO

Fórmula molecular, indica el tipo de átomos presentes en

un compuesto molecular, y el número de átomos de cada

clase. Sólo tiene sentido hablar de fórmula molecular en

compuestos covalentes Ej: C6H12O6 , H2O

Ecuación química: Utiliza las fórmulas químicas para

mostrar en una reacción química las

sustancias que se combinan y las

que se producen

Un caso general de ecuación química sería:

a A + b B c C + d D

Los 3 estados de la materia

PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DE GASES, LÍQUIDOS Y SÓLIDOS

Forma/volumen Densidad Compresibilidad Movimiento de las moléculas

GAS

Adoptan forma y volumen del recipiente

que los contiene

Baja Muy

compresibles

Compuestos de átomos o moléculas

en constante movimiento al azar

LÍQUIDO Volumen propio pero adopta la forma del

recipiente

Alta Ligeramente compresibles

Constante movimiento al azar, pero el espacio

libre es menor

SÓLIDO Tiene forma y

volumen propios Alta

Casi incomprensibles

Oscilan o vibran respecto a puntos

fijos

Una propiedad física no altera la composición o identidad

de la sustancia.

Una propiedad química altera la composición o identidad

de la(s) sustancia(s) involucradas).

El hidrógeno se quema en presencia del aire para formar agua.

Ejemplo: • cambios de estado (fusión del hielo, evaporación del agua)

• procesos de disolución (azúcar que se disuelve en agua)

• procesos de dilución ( diluir un ácido o un jugo concentrado)

Propiedad extensiva depende de la cantidad de

materia que se considere y es aditiva

Ej: masa, volumen, longitud

Propiedad intensiva no depende de cuánta

materia se considere ni es aditiva

Ej: densidad y temperatura

Las propiedades medibles de la materia pueden

ser: extensivas o intensivas

MEDICIONES

Unidades SI básicas

Cantidad fundamental Nombre de la unidad

Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Corriente eléctrica ampere A

Temperatura kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela cd

Prefijos utilizados con unidades SI

Prefijo Símbolo Significado

Tera- T 1012

Giga- G 109

Mega- M 106

kilo- k 103

deci- d 10-1

centi- c 10-2

mili- m 10-3

micro- m 10-6

nano- n 10-9

pico- p 10-12

Masa: medida de la cantidad de materia.

La unidad SI de masa es el kilogramo (kg)

1 kg = 1000 g = 103 g

Peso: fuerza que ejerce la gravedad

sobre un objeto.

Ej: una manzana

la masa es constante y no depende de su ubicación

el peso es variable pues depende de la ubicación (en la luna la manzana pesaría seis veces menos que en la Tierra)

Volumen: la unidad de volumen derivada del SI es el

metro cúbico (m3). 1 cm = 10-2 m

1 μm = 10-6 m

1 L = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 dm3

(1 cm)3 = (10-2 m)3

1 cm3 = 10-6 m3

(1 μm)2 = (10-6 m)2

1 dm2 = 10-3 m3

Densidad: masa por unidad de volumen

1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3

densidad = masa

volumen d =

m V

la unidad derivada del SI es el kg/m3

Gravedad específica (Ge):

Cociente obtenido de la división de la densidad de una

sustancia entre la densidad de otra sustancia patrón

tomada a la misma temperatura y presión

Ge = densidad de la sustancia

densidad patrón =

g/mL

g/mL

La gravedad específica es adimensional (no tiene unidades)

Normalmente se usa el agua como sustancia patrón d=1.0g/mL

Si : daluminio= 2.70 g/cm3 entonces Gealuminio= 2.70

K = 0C + 273.15

273 K = 0 0C

373 K = 100 0C

32 0F = 0 0C

212 0F = 100 0C

Comparación entre las tres escalas de temperatura

Punto de ebullición del agua

Temperatura corporal

Punto de congelación del

agua

Temperatura ambiental

ºF = (1.8 x ºC) + 32

ºC = ºF - 32

1.8

Identifique las siguientes formas de la materia

como elementos, compuestos, mezclas

homogéneas (soluciones) o mezclas

heterogéneas. agua de mar

bromo líquido (Br2)

arena de playa

fluor (F2)

agua destilada

azufre (S8)

bronce

hidróxido de sodio (NaOH)

Señale si cada una de las afirmaciones siguientes

describe un cambio físico o un cambio químico:

• El helio gaseoso contenido en el interior de un globo tiende

a escapar después de unas cuántas horas

• Un rayo de luz tiende a atenuarse y finalmente desaparecer

• El jugo de naranja concentrado se reconstituye al añadirle

agua

• El crecimiento de las plantas depende de la energía solar en

un proceso llamado fotosíntesis

• Una cucharada de sal de mesa se disuelve en un plato de

sopa.

Convertir -23.0 0F a grados Celsius.

Convertir 298 K a grados Fahrenheit:

El método del factor unitario

1. Determine qué factor(es) unitario(s) de conversión se

necesita(n).

2. Lleve las unidades a través del cálculo

3. Si todas las unidades se cancelan excepto para la(s)

unidad(es) deseada(s), entonces el problema se resolvió

correctamente.

1 L = 1000 mL

Llevar 1.63 L a mL

1L

1000 mL 1.63 L x = 1630 mL

1L

1000 mL 1.63 L x = 0.001630

L2

mL

Un adulto tiene en promedio 5.2 L de sangre. ¿Cuál

es su volumen de sangre expresado en m3?

•Recordar que 1L=1dm3, entonces tenemos 5.2 dm3 de sangre

•Convertir de dm3 a m3 1dm=10-1m 1dm3=10-3m3

5.2 dm3 10-3 m3

1 dm3 = 5.2 x 10-3 m3

El consumo diario de glucosa de una persona adulta

es de 0.0833 libras. ¿Cuál es el valor de esta masa

en mg? (1lb = 453.6 g)

Estrategia: libras gramos miligramos

1mg = 10-3g

0.0833 lb 453.6 g

1lb

1mg

10-3g = 3.78 x 104 mg

Realice las conversiones siguientes:

83.2 dm a m

1.64 x 10-5 g a mg

0.049 cm a km

5.3 x 102 lb a g

75.1 kg/m3 a

407 Kg/m3 a lb/pie3

Datos: 1 pie = 12 pulg

1 pulg = 2.54 cm

1 lb = 453.6 g

g/cm3

Resp 25.4 lb/pie3

EJERCICIOS:

Un velocista universitario compite en la carrera 5K (5.0 km) y

hace el recorrido en 15 min y 23 s. ¿Cuál es su velocidad en

mi/h? (1mi = 1.609 km) Resp: 12.1 mi/h

Una tableta de aspirina extrafuerte contiene 0.500 g del

ingrediente activo, ácido acetilsalicílico. La potencia de la

aspirina suele medirse en granos. Si 1 grano = 60 mg,

¿cuántos granos hay del ingrediente activo en la tableta?

Escriba la respuesta con 3 cifras significativas. Resp: 8.33 gr

El peso de un diamante se mide en quilates. ¿Cuántas libras

pesa un diamante de 5.75 quilates? Resp: 2.54 x 10-3 lb

(1 quilate = 200 mg ; 1 lb = 453.6 g)

EJERCICIOS:

La superficie y la profundidad promedio del Océano Pacífico es

de 1.8 x 108 km2 y 3.9 x 103 m respectivamente. Calcule el

volumen del agua de dicho océano en litros. Resp: 7.02 x 1020 L

Una lámina de aluminio (Al) tiene un área total de 1.000 pies2 y una

masa de 3.636 g. ¿Cuál es el grosor de la lámina en mm?

densidad Al = 2.699 g/cm3

1 pie = 12 pulg

1 pulg = 2.54 cm . Resp: 0.0145 mm