Quimica, materia propiedades y energia

QUIMICA, MATERIA PROPIEDADES Y ENERGIA

I. QUIMICA, MATERIA, PROPIEDADES, Y ENERGIA

EL UNIVERSO.

Formado esencialmente por materia y energía. Los planetas, las estrellas, la Tierra donde vivimos, todo está formado por materia y energía.

• Necesitamos materia para reponer y añadir elementos (como C; N; O; S; P; Ca; Fe; etc.); para sustituir, y en los jóvenes aumentar, la cantidad de piel, neuronas, órganos, músculos y huesos.

• Necesitamos energía. Para movernos, trabajar, captar la información del mundo que nos rodea y procesarla, digerir los alimentos, mantener la temperatura corporal, etc.

• La materia y energía en permanente cambio y evolución. Cada cambio que se produce en la materia va acompañado de una transferencia de energía

Fig. 2.1 El universo

QUIMICA.

Es una ciencia activa, tiene importancia en el ámbito de la naturaleza y en la sociedad, rama de la Ciencia que estudia la materia, la estructura, la composición, la energía, sus propiedades de la materia y sus cambios y las leyes que rigen estos cambios. Ciencia activa, tiene importancia en el ámbito de la naturaleza y en la sociedad

Ramas de la química:

• Química Inorgánica

• Química Orgánica

• Química Analítica

• Biológica

• Microbiología

Importancia de la química:

• En nuestro estilo de vida: automóviles, electricidad, computadoras, microscopios, etc.

• Salud y Medicina ( vitaminas, analgésicos, antibióticos, inyecciones, fármacos, para aumentar número de trasplantes)

• Agricultura (abonos y fertilizantes, pesticidas)

• Alimentos (preservantes, conservantes, embutidos, conservas enlatados, jugos, gaseosas, panificación)

• Minería y metalurgia (extracción de oro, plata, mercúricos, también contaminantes)

• Biológica (composición química de los seres vivos,

• Sector Industrial (petróleo, gas natural, caucho, plásticos, colorantes, textiles, nailon, cerámica, detergentes, perfumes, utensilios de cocina, pantallas electrónicas, chips, cerámicos, recubrimientos, etc.)

• Energía y ambiente( carbón, petróleo, gas natural, aceite, uranio); nuevas fuentes de energía(solar, fisión, fusión nuclear)

• Materiales y tecnología( polímeros: caucho, nailon; cerámica: utensilios de cocina; cristales líquidos: pantallas electrónicas; adhesivos; materiales de recubrimiento: pinturas vinílicas, chips, computación molecular)

Descubrimientos cientificos

Eléctrica, civil

Industria química

Alimentos

Gas

Agricultura

Industria Automotriz

Minería

Petróleo

Medicina

Biología

Productos de limpieza

Fig. 2.2 Importancia de la Quimica

MATERIA

• Todo aquello que ocupa un espacio y posee los atributos de extensión e inercia.

• Es la energía sumamente condensada

Fig. 2.3 Materia

Propiedades de la Materia

Propiedades generales

• Masa

• Extensión

• Impenetrabilidad

• Inercia

• Porosidad

• Divisibilidad

• Compresibilidad

• Dilatación

• Gravedad

• Peso

Propiedades especificas.- Las propiedades específicas son las que utilizamos para diferenciar unos materiales de otros.

Clasificación de propiedades por las características d la sustancia

Propiedades Físicas.- Aquellas que pueden evaluarse sin que ocurran cambios en su composición, extra moleculares, apreciados a simple vista, se puede medir y observar sin que cambien la composición o identidad de la sustancia: color, Tf, Tb,

• Color olor sabor

• Tacto

• Estado físico

• Solubilidad

• Masa

• Tensión superficial

• Presión de vapor

• Densidad

• brillo

• Viscosidad

• Dureza

• Volatilidad

Propiedades químicas.- Dan como resultado el cambio en la composición del material, para observarlos debe haber un cambio químico, todas estas son intensivas, para observar esta propiedad se debe efectuar un cambio químico, cocción de huevo

• Combustibilidad

• Reactividad

• Acidez

• Toxicidad

• Basicidad

• Reacción con el agua

Clasificación de propiedades por el criterio termodinámico

Propiedades extensivas.- Dependen de la cantidad de materia considerada (masa), son comunes a toda materia y los valores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar ej. Longitud, Masa, volumen (aditivas).

• Longitud

• Peso

• Volumen

• Área

• Entalpia ( H)

• Entropía (S)

• Energía interna (U)

• Capacidad calorífica

• Resistencia eléctrica

Propiedades intensivas.- No dependen de cuanta materia se considere (la masa), no comunes a toda materia y son no aditivas. Ej. Densidad, temperatura.

• Temperatura (Tf)

• Temperatura (Tb)

• Densidad

• Presión

• Viscosidad (m )

• Índice de refracción

• Tensión superficial

• Solubilidad

• Color

• Sabor

• Magnetismo

• concentración

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Fig. 2.4 Estructura de la materia

ESTADOS DE LA MATERIA

Fig. 2.5 Estados principales de la materia

Fig. 2.6 Estados secundarios de la la materia

Las propiedades del estado sólido

• No son compresibles

• Las fuerzas entre partículas les impiden separase.

• Se conocen dos clases diferentes de sólidos:

- Cristalinos.- tienen puntos de fusión definidos, se modelan como arreglos ordenados de moléculas, iones o átomos, se dividen en cuatro clases: -Iónicos, Covalentes, Moleculares y Metálicos

- Amorfos, sin puntos de fusión definidos y se modelan como arreglos desordenados de moléculas.

Las propiedades del estado líquido

• No son compresibles

• No pueden representarse como arreglos

• Deben considerarse como desordenados

• Sus densidades son similares a las de los sólidos

• A pesar de que se tocan las partículas, se pueden mover aleatoriamente en cualquier dirección

• Al moverse toman la forma del recipiente

• Las interacciones son intermedias

Algunas de las propiedades que se manifiestan como resultado de las fuerzas de interacción entre las moléculas para el caso de los líquidos, son entre otras:

• Viscosidad: resistencia a fluir

• Tensión superficial: Atracción de las moléculas en la superficie

• Presión de vapor: Capacidad de las moléculas a escaparse del seno del líquido

• Punto de ebullición: Cuando la presión de vapor y la atmosférica son iguales.

Las propiedades del estado gaseoso

Las partículas tienen suficiente energía para vencer las fuerzas de interacción moleculares, de manera que:

• Son compresibles

• No se pueden modelar con arreglos moleculares repetidos

• Cada partícula queda completamente separada de las otras

• Las densidades de estos materiales son pequeñas

• Llenan completamente el recipiente que los contiene.

Ej. El aire que respiramos es una mezcla de gases, principalmente:

• 78% N2 (inerte)

• 21% O2 (reactivo)

Tabla 2.1: Otros gases comunes:

Fórmula Nombre Característica

H2 Hidrógeno Inflamable más ligero que el aire

He Helio Incoloro, inerte, más ligero que el aire

HCN Acido cianhídrico Tóxico, se ha usado para acortar la vida de las personas

HCl Acido clorhídrico Tóxico y corrosivo

H2S Acido sulfhídrico Tóxico, huele a huevos podridos

CO Anhídrido carbonoso Toxico, este gas causa la muerte de familias enteras, durante el invierno

CO2 Anhídrido carbónico Inodoro, incoloro, no es toxico, pero no es respirable

CH4 Metano Incoloro, inodoro, inflamable, subproducto de la digestión

N2O Oxido nitroso Incoloro, olor dulce, te hace sentir chistoso

NO2 Dióxido de nitrógeno Tóxico, olor irritante, color marrón

NH3 Amoniaco Incoloro, olor penetrante

SO2 Dióxido de azufre Incoloro, olor irritante

CAMBIOS DE ESTADO

Fig. 2.7 Cambios de estado de la materia

Cambios Físicos Y Cambios Químicos

Cambio Físico.- En los cambios físicos no se altera la naturaleza de la materia, no hay lugar a la formación de nuevas sustancias. Ej. Pulverización del cobre, congelación de agua.

Cambio Químico.- En los cambios químicos se altera la naturaleza de la materia, la materia sufre una transformación total en cuanto a sus componentes y propiedades, originando nuevas sustancias.

CLASIFICACION DE LA MATERIA

Fig. 2.8 Diagrama clasificación de la materia

Sustancias puras

Es la parte constitutiva del cuerpo en la que toda porción de ella posee las mismas propiedades específicas es decir aquella materia homogénea y de composición constante

• Elemento:

Aquellas sustancias que no pueden

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