Química General

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

QUÍMICA GENERAL 1

Por

Inga. Ingrid Liliana Akú Ramírez

Ing. Edgar Gamaliel de León

CIENCIA Y MEDICION

LA CIENCIA

Ciencia (del latín scientia, ‘conocer’):

La ciencia es el conocimiento sistematizado en cualquier campo.

LA QUÍMICA

La química es la ciencia que describe la materia, sus propiedades físicas y químicas, los cambios que experimenta y las variaciones de energía que acompañan a dichos procesos.

Esta amplia definición incluye el cuerpo humano, las cosas cotidianas y los grandes objetos del universo. La química toca casi cualquier aspecto de nuestras vidas y entorno. En ella se estudia tanto el aire que respiramos, el alimento que consumimos, los líquidos que tomamos, el vestido que usamos, la vivienda, el transporte, entre otras cosas.

La química se fundamenta en conceptos que necesitan la medición de magnitudes físicas como la longitud, volumen, masa y temperatura. Estas medidas son cuantitativas, es decir, van asociadas con números.

Una magnitud física es una propiedad que puede medirse, tal como una longitud, el tiempo, la masa, o la temperatura , o calculada al multiplicar o dividir otras dimensiones, tales como longitud / tiempo ( velocidad ), longitud al cubo (volumen), o la relación masa / volumen ( densidad ).

Las magnitudes físicas de mayor relevancia son principalmente:

1. La longitud

2. La masa

3. El tiempo

4. La temperatura

5. La cantidad de sustancia

6. La corriente eléctrica

7. La intensidad luminosa

A nivel mundial se ha buscado la manera de implementar un único sistema de unidades, el Sistema Internacional, el cual considera los siguientes patrones de medida:

UNIDADES Y EQUIVALENCIAS

Las unidades medibles son valores específicos de dimensiones que se han definido por convención, costumbre o ley, tales como los gramos para la masa, los segundos para el tiempo, los centímetros o pies para longitud, etc.

Toda magnitud física medida o contada posee un valor numérico y una unidad, por ejemplo 5.42 metros, el valor numérico es 5.42 y la unidad la representa los metros.

UNIDADAES BÁSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA (SI)

MAGNITUD FÍSICA

NOMBRE Y DEFINICIÓN DE LAS UNIDADES FUNDAMENTALES

SÍMBOLO

Longitud

Metro: Se define como la longitud igual a 1 650 763.73 longitudes de onda en el vacío de la línea anaranjada-roja del espectro del kriptón-86.

m

Masa

Kilogramo: Se ha definido como la masa de un cilindro de aleación de platino-iridio que se conserva en la Agencia Internacional de Pesas y Medidas en la ciudad de París, Francia.

kg

Tiempo

Segundo: La duración de 9 192 631 770 ciclos de la radiación asociada con una transición específica de Cesio-133.

s

Corriente eléctrica

Ampere: La corriente que, al fluir por dos alambres largos paralelos separados por un metro de espacio libre, resulta en una fuerza entre los alambres de 2x10 –7 newton por metro de longitud.

A

Temperatura

Kelvin: la fracción 1 / 273.16 de la diferencia de temperaturas entre el cero absoluto y el punto triple del agua.

K

Cantidad de sustancia

Mol: El mol se define como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades como los átomos que hay en exactamente 0.012 kg del isótopo de carbono-12.

mol

Intensidad lumínica

Candela: La intensidad luminosa de 1/600 000 de un metro cuadrado de un cuerpo negro a la temperatura de congelación del platino.

cd

En la actualidad las mediciones en el campo de la ciencia se expresan en unidades del sistema métrico decimal o su moderno sucesor, el Sistema Internacional de unidades (SI), adoptado por la National Boreau of Standards (NBS) en 1964. Sin embargo, por el uso generalizado de unidades expresadas en otros sistemas de unidades, es necesario conocer algunas equivalencias entre uno y otro sistema, especialmente para longitud, masa y el tiempo.

ALGUNAS EQUIVALENCIAS PARA MASA

ALGUNAS EQUIVALENCIAS PARA TIEMPO

1 kilogramo ( kg ) = 1000 g

1 kilogramo = 2.20462 libras

1 libra ( lb ) = 16 onzas

1 onza = 28.35 gramos

1 onza troy = 31.1 gramos

1 libra = 454 gramos

1 gramo (g) = 1000 miligramos (mg)

1 tonelada = 2000 lb

1 tonelada = 20 quintales

1 tonelada métrica = 1000 kg

1 quintal = 100 libras

1 quintal = 4 arrobas (@)

1 arroba = 25 libras

1 quilate = 2 x 10 – 4 kg

1 grano = 6.479891 x 10 – 5 kg

1 gramo = 15.432 granos

1 slug = 32.17 lb

1 minuto = 60 segundos ( s )

1 hora = 60 minutos

1 hora = 3600 segundos

1 día = 24 horas

1 día = 86400 segundos

1 año = 365 días

1 año comercial = 360 días

1 mes comercial = 30 días

ALGUNAS EQUIVALENCIA PARA ÁREA

ALGUNAS EQUIVALENCIAS PARA LONGITUD

ALGUNAS EXPRESIONES PARA VELOCIDAD

1 metro ( m ) = 100 cm

1 metro = 3.28 pies ( feet = ft )

1 metro = 1000 mm

1 pie = 12 pulgadas ( in )

1 pie = 30.48 cm

1 pulgada = 2.54 cm

1 milla (mi) = 1609 m

1 milla = 5280 ft

1 yarda = 3 ft

1 yarda = 36 pulgadas

1 yarda = 91 cm

1 braza = 6 pies

1 ángstrom = 1x10 – 10 metros

1 vara = 84 cm

1 milla náutica = 1852 m

1 milla náutica = 6080 pies

1 codo = 0.4572 m

1 año luz = 9.46055 x 1015 metros

1 legua = 3.45 millas

1 acre = 4046.86 metros cuadros ( m2 )

1 hectárea = 10,000 m2

1 hectárea = 2.471 acres

1 m2 = 10,000 cm2

1 nudo = 0.5144 m / s

velocidad de la luz = 300, 000 km / s

velocidad de la luz = 3 x 108 m / s

PREFIJOS DE USO COMÚN EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Los sistemas métrico y SI son sistemas decimales, en los que se emplean prefijos para indicar fracciones y múltiplos de diez. Los mismos prefijos se usan con todas las unidades de medición. Estos prefijos son indispensables cuando las cantidades a representar son muy grandes o muy pequeñas. Estos prefijos se presentan en los cuadros siguientes:

Los prefijos pueden utilizarse para abreviar cualquier cantidad, por ejemplo:

1 megametro (1 Mm) = 1 x 10 6 metros

1 decímetro (1 dm) = 1 x 10 –1 metros

1 miligramo ( 1 mg) = 1 x 10 – 3 gramos

1 nanogramo (ng) = 1 x 10 – 9 gramos

1 terasegundo (Ts) = 1 x 1012 segundos

1 petapie ( Ppie ) = 1 x 1015 pies

1 dekametro ( dam ) = 1 x 101 metros

1 gigalibra (Glb) = 1 x 109 libras

1 picopulgada (pin) = 1 x 10 –12 pulgadas

PREFIJO

SÍMBOLO

POTENCIA

yotta

Y

1024

zetta

Z

1021

exa

E

1018

peta

P

1015

tera

T

1012

giga

G

109

mega

M

106

kilo

k

103

hecto

h

102

deka

da

101

PREFIJO

SÍMBOLO

POTENCIA

deci

d

10 – 1

centi

c

10 – 2

mili

m

10 – 3

micro

μ

10 – 6

nano

n

10 – 9

pico

p

10 – 12

femto

f

10 – 15

atto

a

10 – 18

zepto

z

10 – 21

yocto

y

10 – 24

MASA Y PESO

Masa:

La masa es una medida de la inercia de un objeto, es decir, la resistencia a los cambios de movimiento. Es importante hacer notar que la masa de un cuerpo no varía si el cuerpo cambia de posición.

La masa también se define como la medida de la cantidad de materia que posee un objeto.

Materia: Es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.

Peso:

El peso de cualquier cuerpo es la fuerza con la cual el cuerpo es atraído verticalmente hacia abajo por la gravedad. Cuando un objeto cae libremente hacia la Tierra, la única fuerza que actúa sobre él es su peso (W). Esta fuerza neta produce una aceleración g (aceleración gravitacional), que es la misma para todos los cuerpos que caen, la cual varía según la distancia al centro de la tierra. Un objeto pesa ligeramente menos en la cima de una montaña, que en el fondo de un valle profundo.

La relación entre el peso de un cuerpo y su masa está dada por:

W = mg

donde: W = peso (Newton)

m = masa (kg)

g = aceleración gravitacional de la tierra cuyo valor a nivel del mar es 9.8 m / s2

Volumen:

Se define como el espacio que un cuerpo ocupa. En el sistema Internacional, la unidad fundamental es el metro cúbico (m3), es común que se trabaje con volúmenes mucho menores como el centímetro cúbico (cm3) y el decímetro cúbico (dm3). Otra unidad común es el litro (L), que se define como el volumen ocupado por un decímetro cúbico.

El instrumento más frecuentemente usado para medir volúmenes en química, es una probeta graduada, con la que se pueden medir volúmenes con una precisión de unos 0.1 cm3. Si se necesita más precisión, se usa una pipeta (volumétrica

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