Generalidades De La Química teoría PDF

Preview

Summary

Resumen de las generalidades de la quimica UNIDAD 1 Y 2...

Description

GENERALIDADES DE LA QUIMICA CONCEPTO: La Química es la ciencia que estudia la materia, su estructura, composición, propiedades y los procesos físicos y químicos que sufre, así como, los intercambios de energía que acompañan a estos procesos. Se entiende por materia a todo cuerpo que tiene una masa y un volumen. RELACION CON OTRAS CIENCIAS La química se relaciona con otras ciencias por lo que se dice que es una disciplina multidisciplinar dentro del ámbito científico. Entre sus vínculos encontramos la física, las matemáticas, la bioquímica y la astronomía entre otras. UN SISTEMA QUÍMICO consiste en cualquier combinación de componentes químicos que es objeto de estudio y/o análisis con fines específicos, pueden ser abierto, cerrados y cerrado –aislado. PARTES DE UN SISTEMA QUÍMICO: 1. FASE: Es toda materia o masa homogénea del sistema que estamos estudiando , las sustancias puras y mezclas homogéneas, cada una constituye una sola fase. 2. COMPONENTES, son las diferentes sustancias que están presentes el sistema (pueden ser unitario, binario, terciario). 3. LOS CONSTITUYENTES son los diferentes elementos que forman las diferentes sustancias que dan lugar al sistema. Ejemplo: Mezcla de agua y cubitos de hielo Fases: 2 (difásico), H20 líquida y H20 sólida; Componentes: 1(unitario) H20; Constituyentes: 2, Hidrógeno y Oxígeno. MATERIA CUERPO Y SUSTANCIA MATERIA: todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. CUERPO: es una porción limitada de materia, hace referencia a la forma que adapta la materia y la utilidad que presta. SUSTANCIA: forma de materia que posee una composición definida y propiedades características. MEZCLA: combinación de dos o más sustancias donde cada una mantiene sus propias características e identidad química. Hay dos tipos de mezclas:

HOMOGENEAS: se observa una sola fase como por ejemplo una gaseosa o una moneda de un sol. HETEROGENEAS: son aquellas en las que sus componentes no están distribuidos uniformemente en toda la mezcla, hay más de una fase; cada una de ellas mantiene sus características. Ejemplo de este tipo de mezcla es el agua con el aceite, arena disuelta en agua, etc; en ambos ejemplos se aprecia que por más que se intente disolver una sustancia en otra siempre pasado un determinado tiempo se separan y cada una mantiene sus características. ELEMENTO: Los elementos son sustancias que están constituidas por átomos iguales, o sea de la misma naturaleza. Por ejemplo: hierro, oro, plata, calcio, etc. COMPUESTO: sustancia conformada por dos o más elementos diferentes, que se mantienen unidos químicamente en proporciones definidas. PROPIEDADES DE LA MATERIA: son características físicas o químicas que definen e identifican una sustancia. Las propiedades de la materia se clasifica en dos grandes grupos: generales y específicos. 1. PROPIEDADES GENERALES: Son las propiedades que presentan todo cuerpo material sin excepción y al margen de su estado físico así tenemos: MASA: es la cantidad de materia contenida en el volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la Tierra. VOLUMEN: un cuerpo ocupa un lugar en el espacio. PESO: es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos. POROSIDAD: como los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados poros. INERCIA: es una propiedad que los cuerpos tienden a mantenerse en su estado de reposo o movimiento. LA IMPENETRABILIDAD: es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente. LA MOVILIDAD: es la capacidad que tiene los cuerpos de cambiar su posición como consecuencia de su interacción con otros. ELASTICIDAD: propiedad que tiene los cuerpos en cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar su forma original.

2. PROPIEDADES ESPECÍFICAS: Son aquellas propiedades que impresionan nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular. Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación. Entre estas propiedades tenemos: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, índice de refracción de luz, dureza, tenacidad, ductilidad, maleabilidad, solubilidad, reactivad, actividad óptica, energía de ionización, electronegatividad, calor y acidez. Ejemplo: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso), propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de ebullición, punto de fusión, solubilidad, dureza, conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc. A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas. PROPIEDADES EXTENSIVAS: El valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc. PROPIEDADES INTENSIVAS: El valor medido de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo gramo, equivalente gramo, etc. CAMBIO FÍSICO: aquel que no altera la estructura íntima de la sustancia sólo su apariencia física, por ejemplo: cuando se congela un poco de agua cambia del estado líquido al estado sólido, pero en ambos casos sigue siendo agua. CAMBIO QUÍMICO: aquel que si altera la estructura íntima de la sustancia causando la pérdida de su identidad, por ejemplo: cuando se oxida o corroe un clavo de hierro, éste se transforma perdiendo su identidad. ATOMOS: Un átomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia y puede entrar en combinación. Está constituido por un núcleo, en el cual se hallan los protones y neutrones y una corteza, donde se encuentran los electrones. Cuando el número de protones del núcleo es igual al de electrones de la corteza, el átomo se encuentra en estado eléctricamente neutro. MOLECULAS: En la naturaleza los átomos se combinan formando las moléculas. Una molécula es una agrupación de dos o más átomos unidos mediante enlaces químicos.

La molécula es la mínima cantidad de una sustancia que puede existir en estado libre conservando todas sus propiedades químicas. ELEMENTO QUIMICO: Un elemento químico es un tipo de materia, constituida por átomos de la misma clase, con un número determinado de protones en su núcleo. Se define como aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA La materia puede presentarse en tres estados físicos diferentes: ESTADO SÓLIDO, ESTADO LÍQUIDO Y ESTADO GASEOSO. SOLIDO: Posee forma y volumen propio. Sus moléculas se hallan en un estado de ordenación regular: forma cristalina definida. Sus moléculas no son compresibles. Entre sus moléculas predomina la fuerza de atracción. LIQUIDO: No poseen forma ni volumen propio. Sino que lo adoptan del recipiente que lo Contiene. Sus moléculas no representan un estado ordenado, sino que se caracterizan por poseer un cierto desorden. Son poco compresibles. Sus moléculas están equilibradas por las fuerzas de atracción como repulsión. GASEOSO: No tienen forma ni volumen propio, sino que la adoptan del recipiente que lo contiene. Sus moléculas se caracterizan por su movilidad y fuerza expansiva. Son fácilmente compresibles, por lo tanto, pueden ocupar el menor volumen posible. Entre sus moléculas predominan las fuerzas de repulsión. La materia cambia de estado físico según se le aplique calor o se le aplique frío. Cuando se aplica calor a los cuerpos se habla de CAMBIOS DE ESTADO PROGRESIVOS de la materia. Cuando los cuerpos se enfrían se habla de CAMBIOS DE ESTADO REGRESIVOS. Los cambios de estado progresivos son: • SUBLIMACIÓN PROGRESIVA • FUSIÓN • EVAPORACIÓN

1. SUBLIMACIÓN PROGRESIVA: Este cambio se produce cuando un cuerpo pasa del estado sólido al gaseoso directamente. La sublimación progresiva sólo ocurre en algunas sustancias, como, el yodo y la naftalina.

2. FUSIÓN. Es el paso de una sustancia, del estado sólido al líquido por la acción del calor. La temperatura a la que se produce la fusión es característica de cada

sustancia. Por ejemplo la temperatura a la que ocurre la fusión del hielo es O° C mientras la del hierro es de 1.525° C. La temperatura constante a la que ocurre la fusión se denomina punto de fusión.

3. EVAPORACIÓN: paso de una sustancia desde el estado líquido al gaseoso. Este cambio ocurre a la temperatura ambiente, y sin necesidad de aplicar calor. Bajo esas condiciones, sólo las partículas de la superficie del líquido pasarán al estado gaseoso, mientras que aquéllas que están más abajo seguirán en el estado inicial. Sin embargo, si se aplica mayor calor, tanto las partículas de la superficie como las del interior del líquido podrán pasar al estado gaseoso. El cambio de estado así producido se denomina ebullición. La temperatura que cada sustancia necesita para alcanzar la ebullición es característica, y se denomina punto de ebullición. Por ejemplo, al nivel del mar el alcohol tiene un punto de ebullición de 78,5° C y el agua de 100°C. El punto de fusión y el punto de ebullición pueden considerarse como las huellas digitales de una sustancia, puesto que corresponden a valores característicos, propios de cada una y permiten su identificación. LOS CAMBIOS DE ESTADO REGRESIVOS de la materia son: • SUBLIMACIÓN REGRESIVA • SOLIDIFICACIÓN • CONDENSACIÓN 1. SUBLIMACIÓN REGRESIVA. Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia gaseosa se vuelve sólida, sin pasar por el estado líquido. 2. SOLIDIFICACIÓN. Es el paso de una sustancia desde el estado líquido al sólido. Este proceso ocurre a una temperatura característica para cada sustancia denominada punto de solidificación y que coincide con su punto de fusión. 3. CONDENSACIÓN. Es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del estado gaseoso al estado líquido. La temperatura a que ocurre esta transformación se llama punto de condensación y corresponde al punto de ebullición de dicha sustancia. DIVISIÓN DE LA QUÍMICA El campo de estudio de la Química es muy extenso. Por esta razón se la ha dividido en diversas ramas. Química general.- Trata los principios teóricos como leyes, reglas y teorías que explican la composición y comportamiento de la materia y energía. Química descriptiva.- Estudia la composición, propiedades y métodos de obtención de las distintas

sustancias. Ésta a su vez se divide en: 

Química orgánica.- Estudia los compuestos que contienen carbono en su estructura.



Química inorgánica.- Estudia la estructura, composición y reacciones químicas de las sustancias inorgánicas.

Química analítica.- Estudia los componentes de una muestra y la cantidad en que se encuentran. Puede ser: 

Cualitativa.- Permite identificar la presencia de los componentes de una sustancia.



Cuantitativa.- Determina la cantidad que interviene en una sustancia.

Química aplicada.- Se refiere a la interacción de la Química con otras ciencias, como Física, Biología, Geología, Astronomía; y también con otras áreas del conocimiento, como medicina, agricultura, ingeniería, veterinaria, mineralogía. 

Bioquímica.- Estudia la composición química de las sustancias presentes en los seres vivos y sus reacciones químicas.



Fisicoquímica.- Estudia las propiedades físicas y los cambios que modifican la estructura de la materia.



Geoquímica.- Estudia la composición y estructura de los elementos químicos del planeta Tierra.



Petroquímica.- Estudia el petróleo y el gas natural como materia prima para la obtención de distintos productos químicos.



Agroquímica.- Estudia la utilización de productos químicos en la agricultura como, como abonos, herbicidas, etc. y de uso industrial de materias orgánicas procedentes de explotaciones agrarias: como aceites, residuos, etc.



Astro química.- Estudia la composición química del material interestelar.



Mineralogía.- Estudia el comportamiento e interacción de los minerales. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA: Antoine Lavoisier, químico francés, demostró luego de trabajos con la balanza, que en las reacciones químicas la masa total del sistema no cambiaba. La ley puede enunciarse de la siguiente manera: “En un sistema cerrado, en el cual se producen reacciones químicas, la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma; es decir, la masa de los reactantes es igual a la masa de los productos”.

A

+

B

---------->

C

+

D

A y B representan compuestos químicos que al reaccionar dan origen a C y D. Los compuestos A y B son los reactantes porque reaccionan para generar los productos C y D. La masa de los reactantes es igual a la masa de los productos. LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS O DE PROUST Cuando dos o más elementos se combinan para formar un determinado compuesto lo hacen en una relación en peso constante independientemente del proceso seguido para formarlo. Por ejemplo, en el agua los gramos de hidrógeno y los gramos de oxígeno están siempre en la proporción 1/8, independientemente del origen del agua. LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES O DE DALTON Las cantidades de un mismo elemento que se unen con una cantidad fija de otro elemento para formar en cada caso un compuesto distinto están en la relación de números enteros sencillos, no impide que dos o más elementos se unan en varias proporciones para formar varios compuestos. Así, por ejemplo, el oxígeno y el cobre se unen en dos proporciones y forman dos óxidos de cobre que contienen 79,90 % y 88,83 % de cobre. LEY DE LAS PROPORCIONES RECÍPROCAS O DE RICHTER Los pesos de diferentes elementos que se combinan con un mismo peso de un elemento dado, dan la relación de pesos de estos Elementos cuando se combinan entre sí o bien múltiplos o submúltiplos de estos pesos. Así, por ejemplo, Con 20g de calcio se unen: 8 g de oxígeno, para formar CaO; Con 20g de calcio se une: 1 g de hidrogeno, para formar CaH2; Pero los elementos hidrógeno y oxígeno pueden a su vez combinarse mutuamente y cuando lo hacen se encuentra, que estas cantidades, multiplicadas en algún caso por números enteros sencillos, son las que se unen entre sí para formar los correspondientes compuestos. La ley de las proporciones recíprocas conduce a fijar a cada elemento un peso relativo de combinación, que es el peso del mismo que se une con un peso determinado del elemento que se toma como tipo de referencia. Estos pesos de combinación se conocen hoy como pesos equivalentes. El peso equivalente de un elemento (o compuesto) es la cantidad del mismo que se combina o reemplaza -equivale químicamente- a 8,000 partes de oxígeno o 1,008 partes de hidrógeno. Se denomina también equivalente químico. Debido a la ley de las proporciones múltiples algunos elementos tienen varios equivalentes. EQUIVALENTE QUIMICO

Un Equivalente Químico (EQ), también llamado Peso Equivalente o Equivalentegramo es la cantidad de una sustancia que reacciona para producir 1 mol de producto.

  

Equivalente Químico de un Ácido: depende del número de hidrógenos del ácido que se disocian. Equivalente Químico de un Hidróxido: depende del número de hidrógenos del ácido que se disocian. Equivalente Químico de una sal: depende del número de carga de los iones que se generan al disociarse la sal. LEY DE AVOGADRO

Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión, la cantidad de gas la medimos en moles. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas:



Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen.



Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye.

¿Por qué ocurre esto? Vamos a suponer que aumentamos la cantidad de gas. Esto quiere decir que al haber mayor número de moléculas aumentará la frecuencia de los choques con las paredes del recipiente lo que implica (por un instante) que la presión dentro del recipiente es mayor que la exterior y esto provoca que el émbolo se desplace hacia arriba inmediatamente. Al haber ahora mayor distancia entre las paredes (es decir, mayor volumen del recipiente) el número de choques de las moléculas contra las paredes disminuye y la presión vuelve a su valor original. También podemos expresar la ley así:

V/N=K (el cociente entre el volumen y la cantidad de gas es constante) Supongamos que tenemos una cierta cantidad de gas n 1 que ocupa un volumen V1 al comienzo del experimento. Si variamos la cantidad de gas hasta un nuevo valor n 2, entonces el volumen cambiará a V2, y se cumplirá:

V1/N1=V2/N2 MASA ATOMICA Y MOLECULAR MASA ATÓMICA. Vienen recogidas en la tabla periódica. Puede expresarse en unidades de masa atómica (uma) o en gramos. Cuando se expresa en uma nos referimos a la masa de un sólo átomo, mientras que si se hace en gramos la masa atómica hace referencia al NA de átomos. Ej.: Ma (H) = 1, Ma(C) = 12, Ma(N) = 14, Ma(O) = 16. MASA MOLECULAR. Se calcula mediante la suma de las masas atómicas de los átomos que constituyen la molécula. Puede expresarse en uma o en gramos. Cuando se expresa en uma nos referimos a la masa de una molécula, mientras que si se hace en gramos la masa molecular se refiere al NA de moléculas. Ej: Mm (H2O) = 18, Mm (H2) = 2, Mm (HNO2) = 47.

Un mol se define como la cantidad de materia que tiene tantas unidades como el número de átomos que hay en exactamente 12 gramos de 12 C. Se ha demostrado que este número es: 6,0221367 x 10 23 Se abrevia como 6,02 x 10 23, y se conoce como número de Avogadro. SEPARACIÓN DE MEZCLAS ¿Qué son los métodos de separación de mezclas o métodos de separación de fases? Distintos procedimientos físicos que permiten separar dos o más ingredientes de una mezcla, valiéndose de las diferentes propiedades químicas de cada uno de ellos. Para que estos mecanismos funcionen, debe tratarse de mezclas en que los ingredientes conserven su identidad, y no haya habido reacciones químicas que alteren sus propiedades o den origen a nuevas sustancias. Funcionan sin distingo en mezclas homogéneas y heterogéneas, ya que no suponen tampoco ningún cambio en la identidad de los ingredientes DECANTACIÓN Empleada para separar líquidos que no se disuelven el uno en el otro (como el agua y el aceite) o sólidos insolubles en un líquido (como agua y arena), consiste en el uso de una ampolla o un embudo de decantación, en donde se deja reposar la mezcla hasta que el ingrediente más denso sedimente y vaya al fondo. Entonces se abre la válvula y se lo deja salir, cerrándola a tiempo para que permanezca el ingrediente menos denso. Este método suele emplearse como primer paso hacia la obtención de sustancias más puras. FILTRACIÓN Útil para separar sólidos no solubles de líquidos, consiste en la utilización de un filtro (papel filtrador, piedras filtrantes, etc.) que permite el paso del líquido por porosidad pero retiene los elementos sólidos. Así operan los filtros de agua de nuestras casas, o el papel filtro donde vertemos el café sólido antes de verterle encima el agua caliente: el agua surge del papel mezclada con lo más fino del café, y las partes gruesas se desechan junto con el filtro. SEPARACIÓN MAGNÉTICA Consiste en la separación de fases de acuerdo a su potencial magnético. Algunas sustancias responden a los campos magnéticos y otras no, y de acuerdo a dicha diferencia se aplica un imán o electroimán a la mezcla, permitiéndole atraer un ingrediente y dejar el otro intacto (fragmentos de hierro en tierra, mercurio en agua, trozos de metal en agua, etc.). TAMIZADO

El tamizado permite el paso de pequeños fragmentos y retiene los más grandes. Opera de manera semejante al filtrado, pero entre sustancias sólidas de distinto tamaño (como grava y arena, sal y palomitas de maíz, o arroz y piedritas). Se emplea una red o tamiz, cuyos agujeros permiten el paso de los fragmentos de menor t...