CURSO PROPEDEÚTICO QUÍMICA

PROFR. ALFREDO SALGADO VARÓN

1 OBJETO DE ESTUDIO DE LA QUÍMICA

La Química es una ciencia que estudia las propiedades, la composición, la estructura y los cambios queexperimenta la materia.

Relación entre materia, energía y cambio

La materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir.

 Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, la computadora, la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, está  hecho de materia.

Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las rocas, están también hechos de materia.

Nosotros mismos somos materia

CONCEPTO DE MATERIA

MATERIA: Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio en cierto tiempo y manifiesta energía

Eejem

Ejemplos de reactivo

Ejemplo de reactivo:

CAMBIO FÍSICO Y CAMBIO QUÍMICO

• CAMBIO FÍSICO: es aquél que tiene lugar sin transformación de materia. Cuando se conserva la sustancia original.

• CAMBIO QUÍMICO: es aquél que tiene lugar con transformación de materia. Cuando no se conserva la sustancia original.

Al encender una vela, se observan cambios físicos y químicos de la materia. Clasifícalos relacionando las columnas: MATERIA 1. Parafina dura 2. Parafina derretida 3. Dióxido de carbono ESTADO DE AGREGACION a) Sólido b) Líquido c) Gaseoso a) 1a,2b,3c b) 1a,2c,3b c) 1b,2c,3a d) 1c,2a,3b

A la materia la podemos encontrar comúnmente en tres estados de agregación.

ESTADO SÓLIDO

• Presentan forma definida.

• Son incompresibles, no cambian su volumen al aplicar presión.

• Aumentan su volumen con la temperatura.

ESTADO LÍQUIDO

• No tienen forma definida, adoptan la del recipiente.

• No alteran su volumen al comprimirlos.

• Aumentan su volumen con la temperatura.

ESTADO GASEOSO

• No tienen forma definida, se difunden ocupando todo el espacio disponible.

• Se pueden comprimir, cambiando su volumen sin afectar su masa.

• Aumentan su volumen con la temperatura.

Ejemplos de reactivos:

TRANSFORMACIONES DE FASE

LAS TRANSFORMACIONES DE FASE QUE SE PUEDEN PRESENTAR SON LAS SIGUIENTES:

ELEMENTO, COMPUESTO, MEZCLA

homogéneasheterogéneas

NaCl

La Materia

Mezclas Sustancias puras

se clasifica en

Metales No metales

Gases nobles

se clasifican en

disoluciones

llamadas

se clasifican en

covalentes iónicos

se clasifican en

Óxidos

Hidróxidos

Salesagua y azúcar

ejemplos

como son

Anhídridos Ácidos

ejemplo

como son

Compuestos Elementos

se clasifican en

Sustancias simples

Sustancias Compuestas

Formadas por átomos

pertenecientes al mismo elemento

Formadas por la unión de

átomos de diferentes elementos

Sustancias simples

Diamante: átomos de C

Oro: átomos Au

Bromo: moléculas diatómicas Br2

Cloro: moléculas diatómicas Cl2

Mercurio: átomos Hg

Están formadas por átomos de igual Z átomos

Sustancias Compuestas

AguaMoléculas

H2O

AmoníacoMoléculas NH3

Cloruro de hidrógeno

Moléculas HCl

Sal común: cloruro de sodio NaCl

Red cristalina de iones Cl- y Na+

Cuarzo SiO2

Red cristalina de átomos de Si y O

Están formados por la unión de átomos de diferente Z

Ejemplo reactivo:

¿Cómo está formada la materia?

Demócrito, filósofo griego que vivió en el siglo IV a. C. propuso que, si se dividía la materia en trozos cada vez más pequeños, debería llegarse a una porción que ya no podría dividirse más.Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las

cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.

La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para explicar las leyes de la Quimica, es la de minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables.

1808 John Dalton

Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas.

1897 J.J. Thomson • Demostró que dentro de

los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.

De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.

1911 E. Rutherford • Demostró que los

átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.

• Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.

• 1913 Niels Bohr

• Explica los espectros discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.

• Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.

Modelo atómico de Bohr

NÚCLEO

PROTONES

NEUTRONES

ELECTRONES

• Los átomos de elementos más pesados albergan a varias capas de electrones.

• El orbital más externo determina cuantos enlaces puede formar un átomo al unirse a otros átomos

• Los electrones giran alrededor del núcleo en regiones del espacio denominados orbitales.

• Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.

SÍMBOLO DEL ELEMENTO

NÚMERO ATÓMICO

NÚMERO MÁSICO

EA

Z

A es la suma del número de

protones + neutrones

PARA EL ELEMENTO QUE CONTIENE

• Numero atómico =Cantidad

de protones en el núcleo = 79

• Numero de masa = Suma

Protones + Neutrones= 197

• Neutrones =Numero de masa –

Protones= 197-79=118

• Cantidad de electrones= Cantidad de protones= 79

Recordemos que el átomo es eléctricamente neutro

79 p118n

Ejemplo reactivo

ISÓTOPOS

Aunque todos los átomos

de un mismo elemento

se caracterizan por tener

el mismo número atómico, pueden tener

distinto número de neutrones. Llamamos isótopos a las

formas atómicas de un

mismo elemento que se

diferencian en su número

de masa.

ISOTOPOS DEL HIDROGENO:

Protio, Deuterio y Tritio

Para el ejemplo anterior¿DE QUE ELEMENTO SE TRATA?

• 79 p• 118n

• En la tabla periódica encontramos esta información para cada elemento

Los elementos se ubican en orden creciente de su numero atómico en la tabla periódica

Los elementos se ubican en orden creciente de su numero atómico en la tabla periódica

Clasificación de Mendeleiev • La clasificación de Mendeleiev es la mas

conocida y elaborada de todas las primeras clasificaciones periódicas.

• Clasificó lo 63 elementos conocidos hasta entonces utilizando el criterio de masa atómica usado hasta entonces.

• Hasta bastantes años después no se definió el concepto de número atómico puesto que no se habían descubierto los protones.

• Dejaba espacios vacíos, que él consideró que se trataba de elementos que aún no se habían descubierto.

“D. Mendeleev y L. Meyer 1869.”

Mendeleev “al estudiar las propiedades químicas y físicas de los elementos, se dió cuenta de que al acomodar los elementos por orden creciente según su masa atómica, aparentemente los elementos con propiedades similares seguían un patrón regular. Es decir, observó una periodicidad o repetición periódica de las propiedades de los elementos.” (Kotz, J & Treichel, P. 2003, p. 65)

Mendeleev clasificó los elementos en filas o

períodos y en columnas o grupos (familias). Reservó lugares para elementos desconocidos hasta entonces, de los cuales predijo sus propiedades.

EJERCICIO

Número atómico• Número de masa• Cantidad de electrones y protones• Número de Neutrones • Grupo y periodo del elemento en la

Tabla• ¿Cómo se distribuyen sus

electrones?

Si28

14

Encuentra

Los distintos elementos químicos se unen, combinan, entre si y forman las distintas sustancias que conocemos.

Las diferentes estructuras que conforman cuando se unen entre si, determinan las distintas propiedades o

características que posee la materia, es decir, que propiedades tendrá una sustancia en la naturaleza.

Enlace iónico

TIPOS DE ENLACES

Enlace metálico Enlace covalente

En los compuestos iónicos no existen moléculas aisladas, sino redes cristalinas. En este ejemplo, cada catión Na+ está rodeado por 6 aniones Cl- y viceversa. Se forma así una red cristalina cúbica.

Lewis propuso representar las uniones mediante un diagrama punteado, similar al que acá se presenta:

El cristal de cloruro de sodio (sal) está formado por una red cúbica de iones sodio y cloruro.

ión de cloro Cl -

ión de sodio Na+

Micrografía electrónicade cristales de cloruro

de sodio (sal)

Sustancias iónicas

Una de las sustancias mas abundantes en nuestro planeta: la sal común. Su nombre químico es cloruro de sodio.

Sustancias covalentes

Otra de las sustancias mas abundantes en nuestro planeta es el agua. Su molécula está formada por 1 átomos de oxígeno y 2 de hidrógeno que comparten pares de electrones.

Estructura de Lewis: dos pares de electrones compartidos

Fórmula molecular: los pares de electrones se reemplazan por guiones

Otro ejemplo: molécula de Flúor (F2). Un par de electrones compartidos.

Sustancias metálicas Sus propiedades características pueden explicarse si se tiene en cuenta su estructura:

Iones positivos

Electrones móviles

Ejemplo reactivo

Ejemplo reactivo

• FÓRMULA QUÍMICA Indica el numero relativo de átomos de cadaElemento en una sustancia

Na2SO4 (s)

No. de átomos

Tipos de átomos

Estado

En este caso vemos que existen en el compuesto 3 tipos diferentes de elementos:

Sodio (Na)

Azufre (S)

Oxígeno (O)

Na2SO4 (s)

No. de átomos

Pasos para encontrar el peso fórmula

1. Determinar cuantos átomos de cada elemento

hay en la formula

• En este compuesto existen:

• 2 átomos de Sodio (Na)

• 1 átomo de Azufre (S)

• 4 átomos de Oxígeno (O)

2. Multiplicamos el número de átomos con su respectivo peso atómico (el peso atómico aparece

en la tabla periódica)

• En este compuesto existen:

• 2 átomos de Sodio (Na) y el peso atómico del sodio es de 22.99 g

• 1 átomo de Azufre (S) y el peso atómico del Azufre es de 32.07 g

• 4 átomos de Oxígeno (O) y el peso atómico del Oxigeno es de 16 g

Calculamos 2 átomos Sodio (Na) * 22.99 g = 45.98 g 1 átomo de Azufre (S) * 32.07 g = 32.07 g 4 átomos de Oxígeno (O) * 16 g = 64 g

Sumando los resultados anteriores

45.98 g

32.07 g

64 g

142.05 g es el peso formula o peso molecular.

Na2SO4

SOLUCIONES

SOLUCIONES

COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN• SOLUTO: Es el componente

menos abundante en una solución, a menudo es un sólido.

• SOLVENTE: Es el componente

mas abundante de una solución, normalmente es líquido.

Ejemplos de disoluciones importantes

Agua de Mar

El agua de mar se evapora para obtener sal común (cloruro de sodio, NaCl) y otros solutos que contienen.

En las partes secas del mundo se utiliza para obtener agua potable y de riego

El agua de mar se destila, o separa por un proceso llamado Ósmosis.

Representación de cambios químicos: REACCIÓN QUÍMICA.

ECUACIONES QUÍMICASI. Muestran las sustancias que inician una

reacción, las cuales se denominan REACTIVOS.II. Muestran las sustancias que se forman debido

a la reacción, las cuales se denominan PRODUCTOS.

III. Muestran la dirección a la cual progresauna reacción mediante una FLECHA (no es una igualdad).

reactivo 1 + reactivo 2 → producto 1+ producto 2

Símbolo Significado+ Separa 2 o más reactivos o productos→ Separa reactivos de productos(s) Identifica el estado sólido(l) Identifica el estado líquido(g) Identifica el estado gaseoso(ac) Identifica la solución en agua

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MASA.

KI + Pb(NO3)2 PbI2 + KNO3

Tipos de ecuaciones químicas:

1. Ecuaciones con palabras

hierro (s) + cloro (g) → cloruro de hierro (III) (s)

“El hierro en estado sólido reacciona con cloro en estado gaseoso para producir el sólido cloruro de hierro (III).”

Ecuaciones químicas Fe (s) + Cl2 (g) → FeCl3 (III) (s) 1 Fe + 2 Cl → 1 Fe 3 Cl¿de dónde salió un átomo de cloro?

Todas las ecuaciones químicas deben mostrar que la materia se conserva, según la ley de la conservación de la masa, debe indicar que el número de átomos a ambos lados de la ecuación es el mismo.

EJEMPLOS DE REACTIVOS

FÓRMULAS QUÍMICASReglas simples para escritura

• Saber simbología• Cargas contrarias se

atraen• Primero se escribe el

+• Se cruzan las cargas

para que la suma de 0

ÁCIDOS Y BASES

Ácido

Base

Combustión

• Reacción entre un combustible y el oxígeno, por ejemplo cuando se quema la gasolina o el gas doméstico

REACCIONES DE OXIDACIÓN REDUCCIÓN

Oxidación: Perdida de electrones

Reducción: Ganancia de electrones

Ejemplo de reactivo