Quimica. Temas y modulos

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Jesús Ernesto Valencia Santibáñez

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QUÍMICA I

PROFESOR: I.Q. Noé Zhaná Astorga Mendoza

HORARIO:     Lunes (9am-11m)                            Martes (11am-12am)

ENCUADRE

• Examen: 50%
• Prácticas de laboratorio: 15%
• Actividades y participación: 15%
• Formativo: 20%

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TEMARIO

MÓDULO I: Conceptos Básicos

• Átomo
• Mol
• Peso Molecular
• Tabla periódica
• Concentración de mezclas

MÓDULO II: Agua en la industria

• Introducción
• Calidad del agua
• Procesos de purificación
• Residuos industriales
• Aguas residuales

MÓDULO III: Combustibles

• Propiedades
• Combustión
• Hidrocarburos
• Usos y aplicaciones

MÓDULO IV: Lubricantes

• Propiedades
• Viscosidad y densidad
• Emulsiones
• Lubricantes sólidos

MÓDULO V: Recubrimientos

• Características
• Fenómenos de corrosión
• Protección catódica

MÓDULO VI: Plásticos

• Historia
• Nomenclatura
• Propiedades fisicoquímicas
• Extrusión y soplado
• Reciclado

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MÓDULO I: Conceptos Básicos

Objetivo: Comprender los términos utilizados en la química, así como sus aplicaciones.

Grecia antigua:

• Aristóteles: Decía que toda la materia que estaba compuesta de 4 elementos (Agua-Tierra-Aire-Fuego)
• Demócrito: Decía que la parte más pequeña de la materia es el átomo.

En el siglo XIX comenzaron a desarrollarse las primeras teorías atómicas.

La materia se puede clasificar en:

Metales:

• La mayoría son sólidos
• Conductores del calor y electricidad
• Electropositivos

No metales:

• La Mayoría son gases
• Aislantes del calor y dieléctrico
• Electronegativos

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Tema: Peso Atómico y Mol

Número atómico: Nos dice el número de subpartículas atómicas que contiene, de manera equitativa.

H1 (1 Protón, 1 Electrón, 1 Neutrón)

Zn30 (30 Protones, 30 Electrones, 30 Neutrones)

Peso Atómico: Relación de materia que existe en cada uno de los átomos.

H= 1.008       →  1

O= 15.999     →  16

S= 32.065     →  32.1

Peso Molecular: Su unidad de medida es el Mol, que es la suma de los pesos atómicos de cada uno de los elementos que forman un compuesto.

H2SO4                                           →                98.1 = 1 Mol

H: 1 x 2 = 2

S: 32.1 x 1 = 32.1

O: 16 x 4 = 64

Ca(OH)2      →  1 átomo de calcio, 2 Oxígeno, 2 Hidrógeno

Al2(CO3)3   →  2 átomos de aluminio, 3 Carbono, 9 Oxígeno

Ejemplo: Calcular la cantidad de mol que existen en 72 g de CO2

C: (12) (1) = 12

O: (16) (2) = 32

Mol =      =  1.63 g/mol[pic 9]

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Ejercicios:

1.- Calcular la cantidad de mol contenido en 242 g de H2SO4

• H: (1) (2) = 2
• S: (32.1) (1) = 32.1
• O: (16) (4) = 64

Mol =  = 2.49  g/mol[pic 11]

2.- Calcular la cantidad de mol contenido en 282 g de K2CO3

• K: (39.1) (2) = 78.2
• C: (12) (1) = 12
• O: (16) (3) = 48

Mol =  =  2.04 g/mol[pic 12]

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Tema: Concentración En Mezclas

• En física: % y ppm
• En química: Molaridad

Ejemplo: Se mezclan tres líquidos miscibles entre sí, teniendo A= 2.4 kg, B= 6.8 kg y C= 4.07 kg. Estimar el porcentaje de cada mezcla

Volumen Total: 13.27 kg

• A: 18.08%P
• B: 51.24%P
• C: 30.68 %P

Cuando se utiliza partes por millón, es necesario expresar los componentes en peso.

Ejemplo: Se tiene una mezcla de 0.02 g de una sal, en 500 kg de agua. Expresar la concentración en ppm.

Volumen Total: 500,000.02 g

 x 106  =  0.04 ppm[pic 14]

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Molaridad:    [pic 16]

Ejemplo: Se disuelven 50.5 g de HNO3 en 6.2 litros de agua. ¿Cuál es la molaridad de la solución?

• H:   1 x 1
• N: 14 x 1
• O: 16 x 3

Peso molecular: 63

 = 0.0801 g/mol           = 0.0129 M[pic 17][pic 18]

Ejemplo: Se disuelven 42 g de H3PO4 en 7.8 litros de agua. ¿Cuál es la molaridad de la solución?

• H: 1 x 3
• P: 31 x 1
• O: 16 x 4

Peso molecular: 98

 = 0.428 g/mol         = 0.055 M[pic 19][pic 20]

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MÓDULO II: Agua en la industria

Objetivo: Analizar los procesos de purificación del agua y tratamiento de residuos industriales.

• América es el continente con las reservas más grandes de agua dulce.
• Los Grandes Lagos son las masas de agua más grandes del mundo.
• El Amazonas es el río más caudaloso y su selva la más grande del mundo.
• Cuenta con reservas de agua dulce en forma de glaciares (oceánicos y continentales)

Propiedades del agua:

• Punto de ebullición: 100 °C a 1 atm (nivel del mar). En Guadalajara hierve a 96.5 °C
• Punto de congelación: 0 °C agua pura, - 4 °C agua de mar.
• Conductividad eléctrica:

• Agua pura: Líquido dieléctrico
• Agua Salada: Excelente conductor eléctrico (conductividad se mide en Siemens/cm)

• pH: Agua de alta pureza tiene un pH de 6.5 a 7.3
• Dureza: Es la cantidad de carbonatos de calcio y magnesio disueltos en el agua. Algunos de sus inconvenientes es inhibe la acción de los detergentes y daña severamente la estructura de las calderas.
• Microbiológicas:

• Mesófilos aerobios
• Coliformes totales: Microorganismos presentes en las heces fecales.
• Patógenos: Microorganismos capaces de producir una enfermedad en el huésped.

Tema: Calidad del agua

Agua desmineralizada:

• pH: 6.5 a 7.3
• Dureza: Negativa
• Conductividad eléctrica: ≤ 1.3 µS/cm
• Mesófilos aerobios: < 10 ufc/100 mL     **(Unidades Formadoras de Colonias)
• Patógenos: Negativo

Escala de pH: Ácido (0-7), Neutro (7), Alcalino (7-14)

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Tema: Tratamiento del agua

Cloración: Se utiliza el hipoclorito de sodio (3 a 4 ppm)

• Económico
• Fácil de eliminar

Ozono (O3)

• Es más germicida. Puede destruir quistes y esporas
• Se utiliza en menor dosis que el cloro (0.3 ppm)

Filtro de Arena

• Para la limpieza de este tipo de tratamiento se utiliza un retrolavado, que consiste en inyectar agua en forma inversa al flujo normal.
• Es recomendable el uso de una solución desinfectante, después del retrolavado.

Filtro de Carbón Activado

• Sirve para eliminar el cloro, aromas, colores y sabores.
• Este carbón proviene de la cáscara de coco, quemada por vapor a 500 °C y CO2 a 600 °C[pic 23]

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Práctica # 1: Conductividad eléctrica en el agua.

Materiales:

• Sal de mesa
• Pila de 9 V
• Vaso de precipitado
• Agitador
• Caimanes
• Lentes de seguridad

Procedimiento:

1. En dos vasos de precipitado verter agua purificada; en uno de ellos disolver sal de mesa y en otro no.
2. Conectar un cable de dos polos, por medio de caimanes, a una batería de 9V e introducir ambas terminales en el vaso con agua purificada sin sal.
3. Repetir el paso anterior, ahora en la solución salina. Anotar observaciones.

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Observaciones:

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Tema: Purificación Del Agua  

Regeneración de los filtros de carbón activado

• Cambiar el lecho filtrante
• Desorción (inyectar agua desmineralizada caliente)
• Nota: Incluir retrolavado, enjuagado y desinfección con yodo o plata

Intercambio Iónico

• Convierte iones de sal en agua
• Para regenerar la columna A se le inyecta Ácido Clorhídrico (HCl) y para la columna B, Sosa Cáustica (NaOH)

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NaCl + H2O           →   Na+  (catión)  Cl- (anion)

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