x
. m
m
Introducción a la o Química
e .c
t en Ciencias
u Matus Ortega
Autor: Maestro
Bioquímicasg
. Genaro
w
w
Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega
w
genaromatus@excite.com, genaro_matus@hotmail.com

x
. m
om
.c
t e
La química está en nuestro mundo
g u
.
w
w
w

¿Qué es la Química?
x
 La Química es la Ciencia . m
que se encarga del
estudio de la Materia, sus
om
propiedades y
transformaciones...” . c
t e
g u
• Tiene como objetivo el estudio de la
MATERIA, su naturaleza, estructura,
.
arreglo, función, composición y
características de reaccionabilidad
w
físico-químicas de cada partícula. Así
como los cambios que puedan ocurrir
en la materia.
w
w

Estudiar Química implica…
x
• Entender la estructura . m
“última” de la materia,
om
• Comprender sus partes,
.c
t e
• Integrarlas como un
g
todo, para explicar lau
.
realidad material con
w
formulaciones (Teorías),
w
cimentadas en el Marco
w
Teórico Conceptual.

¿Qué es la materia?
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

¿Qué es la Materia?
x
. m
☞ “todo cuerpo que ocupa un lugar en el espacio, posee masa,
densidad y volumen propio*; requiere energía para un cambio o
transformación. Puede interactuar
om con un campo
electromagnético siempre que posea cargas parciales (+ y -); y
. c
también generar fuerzas gravitacionales al interactuar con otras
entidades materiales.”
t e
g u
.
w
w
w

¿Qué es la Materia?
x
• Física Clásica: “cualquier partícula
susceptible de ser acelerada por . m
efecto de una y que opone
resistencia al movimiento (fuerza F =
om
m a).
.
• Física Relativista: “todo aquello que c
posee cuatro manifestaciones o
t
propiedades fundamentales: Masa, e
Energía, Espacio y Tiempo”.
g u
.
• Física Moderna: “partículas de spin
semi-entero que satisfacen el
w
principio de exclusión de Pauli (no
puede haber dos fermiones en el ¡Calma! Para ingresar a la Universidad
w
mismo estado o número cuántico)”.
es necesario revisar lo elemental y
avanzar con seguridad y confianza.
w Hay tiempo suficiente
para revisar el temario por completo.

Propiedades de la materia
x
. m
om
Extensivas o
Generales
Físicas
. c
Intensivas,
Propiedades de la
t eespecíficas o
coligativas
materia
g u Cuantitativas
Químicas
.
w Cualitativas u
organolépticas
w
w

Propiedades Físicas de la materia x
. m
Extensivas
(Generales)
m
Son aditivas y las presenta toda sustancia,
dependen de la cantidad de masa.
o
Propiedades Físicas
. c
Peso, inercia, longitud, volumen,
divisibilidad.
de la materia
t e
Son cualitativas y sirven para distinguir
Intensivas
g u
(Específicas o
o diferenciar una sustancia de otra. No
dependen de la cantidad de masa.
.
Coligativas)
w Color, dureza, densidad, solubilidad,
temperatura, índice de refracción,
w puntos de fusión y ebullición, acidez...
w

Propiedades Químicas de la Materia
x
. m
 Se manifiestan durante una reacción química. Algunas de ellas son:
•
om
Combustibilidad (capacidad para reaccionar químicamente).
Poder oxidante (capacidad para ganar electrones)
•
• Poder reductor
. c
•
t e
Acidez (capacidad de generar hidrogeniones en soluciones acuosas,
donar protones, o aceptar electrones)
• Basicidad
g u
Electronegatividad (capacidad de atraer electrones hacia sí)
•
• .
Energía de ionización (energía que se debe aplicar para generar
iones),
Electropositividadw
•
• w
Afinidad Electrónica
w

x
. m
om
. c
t e
adelante
g u
Brevísimo paréntesis--- este tema se revisará con profundidad más
REACCIONES DE COMBUSTIÓN .
w
w
w

Reacciones de combustión
x
•
. m
Grosso modo una reacción química implica ruptura o formación de enlaces químicos en los
que uno o más reactivos se transforman en producto(s). Pueden ser reversibles o
R P o m
irreversibles según la posibilidad de que los productos puedan generar reactivos.
o R→P
•
. c
La combustión es el conjunto de procesos físico-químicos por los cuales se libera
e
controladamente parte de la energía interna del combustible. Una parte de esa energía se va
a manifestar en forma de calor.
u t
Una reacción de combustión comprende al menos 2 componentes:
•
. g
Combustible: Toda sustancia capaz de arder
Comburente: Sustancia que aporta el oxígeno para que el combustible sufra oxidación
w
•
w
Combustible + Comburente → Gases de Combustión + Calor
•
w
Normalmente se habla también de una fuente de ignición como iniciador de la reacción.

Reacciones de combustión
x
• Los componentes de un combustible se pueden clasificar en:
. m
•
•
Componentes combustibles (generadores de energía).
resultan perjudiciales .
om
Componentes inertes. Estos hay que eliminarlos y por lo tanto
. c
Fases de la reacción de combustión:
t e
1. Fase de pre-rreacción (formación de radicales). Los compuestos
g u
hidrocarbonados se descomponen dando lugar a la formación de radicales
(compuestos intermedios inestables (muy reactivos) -pues poseen al
.
menos un electrón desapareado), para que el carbono y el hidrógeno
puedan reaccionar con el oxígeno.
w
2. Fase de Oxidación: En esta fase se produce la combinación entre los
elementos y el oxígeno. Es una fase muy exotérmica y es cuando tiene
w
lugar la propagación de la llama.
3. Fase de Terminación: Aquí se forman los compuestos estables. El
w
conjunto de estos compuestos es lo que llamamos gases de combustión.

Clasificación de los combustibles
x
Naturales o primarios . m
Sólidos:
om
•
•
Carbón, madera, biomasa
Algunos metales (costo muy elevado)
. c
•
t e
Uranio (elemento radiactivo que genera la fisión en un reactor nuclear)
Petróleo y sus derivados
g u Líquidos:
.
•
• Gases
•
•
Gas natural
w
Gas licuado de petróleo (GLP)
w
w

Clasificación de los combustibles
x
Artificiales o secundarios . m
• Coque (destilado de carbón de hulla)
Sólidos:
om
•
•
Carbón vegetal (destilado de la madera a 250ºC)
Aglomerado de hulla
. c
•
t e
Biomasa residual (basura y residuos urbanos, estiércol, etc.)
g
Alcoholes (destilados de la biomasa) u Líquidos:
.
•
• Aceites de nafta y benzol (destilados de petróleo)
•
•
Gaseosos
Destilados de madera
w
•
w
Destilados de la hulla
•
w
Destilados de naftas de petróleo

x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

Producción de petróleo en el mundo
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

Producción de gas natural en el mundo
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

Producción de energéticos en el mundo x
. m
Petróleo Carbón
om Gas Natural
Líder mundial Arabia Saudita
11.9 % c
China 26.2 %
.
Rusia 25.2 %
Rusia 9.2 %
t e
E. U. A. 20. 7 % E.U. A. 22.7 %
E. U. A. 8.9 %
Irán 5.3 %
g u India 7.4 %
Rusia 5.2 %
Canadá 7.3 %
Inglaterra 3.8 %
.
China 4.8 % Sudáfrica 3.5 %
w
w
w

Producción de energéticos en México x
. m
Petróleo y Gas
natural
Carbón
om
Estado líder
productor
Campeche 48.8 % Nuevo León 78.9
%
.c
Tabasco 24.7 % Coahuila 13.2 %
t e
Chiapas 8.7 %
Tamaulipas 7.5 % u
Sonora 7.9 %
g
Nuevo León 6.1 %
.
Veracruz 3.9 %
w
Puebla 0.1 %
w
w

Clasificación de los combustibles
x
Combustibles especiales . m
Líquidos:
om
 Este tipo de combustibles generalmente se utilizan para impulsar cohetes o en usos militares.
•
•
H2 liquido + O2 liquido
Kerosene + O2 liquido
. c
• Dimetilhidracina [ NH2-N(CH3)2] + N2O4
t e
Sólidos:
• Perclorato amónico ( NH4ClO4)
Pólvora (NaNO3 o KNO3 ,+ S + C )
g u
.
•
• Se denomina combustible fósil al que proviene de restos orgánicos vegetales y animales y se
w
extrae de la naturaleza. Ellos son el carbón, el petróleo y el gas natural.
•
w
El petróleo es un combustible pero generalmente no se lo utiliza como tal directamente, sino que se lo
caracteriza como una excelente materia prima para obtener, mediante su refinación y tratamiento, otras
w
sustancias de mayor importancia industrial como los gases licuados de petróleo (GLP), naftas, gas-oil, fuel-
oil, y otros productos.

Propiedades de los combustibles
x
• Poder Calorífico: Cantidad de energía
desprendida en la reacción de combustión, referida . m
a la unidad empleada de combustible (Kg, Kmol,
m3). Se puede dividir en:
om
c
– Poder calorífico Superior (PCS): Expresa la cantidad de
.
calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de
combustible con el agua de los humos en forma líquida a 0 ºC y 1
atm.
– Poder calorífico Inferior (PCI): Expresa la cantidad de
calor que se desprende en la reacción completa de la
t e
estado de vapor.
g u
unidad de combustible con el agua de los humos en
• Limite de inflamabilidad: Propiedad
característica de los combustibles gaseosos.
.
Establece la proporción de gas y aire
necesaria para que se produzca la
w
w
combustión, indicando un límite superior y
uno inferior.
•
superior: 9,5 %
w
Ejemplo: PROPANO Límite inferior: 2,4 % Limite

Propiedades de los combustibles
x
• Punto de inflamación: Temperatura
mínima necesaria para que una . m
reacción de combustión se produzca.
om
• Viscosidad: resistencia de un fluido
al movimiento (mD/k).
.c
• Densidad: Este parámetro para saber
si el gas combustible se acumula en el
t e
techo o en el suelo, en caso de una
fuga en un local cerrado.
g u
.
w
w
w

Poder calorífico de los combustibles
x
Combustible MJ/kg kcal/kg . m
Gas natural
Acetileno
53,6
48,55
12 800
11 600
om
Propano
Gasolina 46,0
.
11 000
c
Butano
Gasoil 42,7
t e
10 200
Fueloil
Antracita
40,2
34,7
g u
9 600
8 300
Coque
Gas de alumbrado
32,6
29,3
. 7 800
7 000
Alcohol de 95º
Lignito
28,2
20,0 w 6 740
4 800
Turba
w
19,7 4 700
Hulla
w 16,7 4 000

MAPA CONCEPTUAL DE COMBUSTIBLES
x
. m
Combustión
om
Reacción química
. c
exotérmica que
genera CO2, luz.
Componentes
t e Propiedades
Combustible
g u Comburente Poder calorífico
Punto de
.
inflamación
Combustible
w
Inerte Viscosidad Densidad
w
w

Mapa conceptual general
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

Cambios Físicos vs Químicos
x
. m
• Físicos: Cambia la forma
externa de la materia.
om
.c
• Químicos: Cambia la
estructura interna de la
t e
materia (ocurre una
g u reacción), se forman o
rompen enlaces químicos.
.
w • Reacción = re-arreglo o re-
w acomodo de los átomos y
moléculas
w

¿Qué tipo de cambio ocurre?
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

¿Qué es la energía?
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

¿Qué es la Energía?
x
• “la capacidad que tiene un cuerpom generar
. de
movimiento”. m
o energía:
(principio de actividad interna de la masa).
.c
• Grosso modo hay dos tipos de
e
u t
g
• Potencial: Ep = m g Δh
.
w mv
w
• Cinética: Ec = 1/2 2
w

Concepto de Potencial y cinético
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w
w
w

¿Beakman estaba mal?
x
. m
om
.c
t e
g u Potencial Potencial
.
w Cinético
w
w

Manifestaciones de la energía
x
• Potencial: agua de una presa, . m
resorte comprimido, batería o
alimentos.
om
. c
• Cinética: cualquier cuerpo en
movimiento. t e
g u
.
w
Algunas manifestaciones energéticas comunes son las Energías: Química,
w
Mecánica, Hidráulica, Lumínica, Eólica, Eléctrica, Térmica, Atómica.
w

Entender la energía puede ser divertido
x
. m
om
.c
t e
g u
.
w El Six Flags Great Adventure de Jackson, Nueva
w Jersey. E. U. tiene la montaña rusa más alta del
mundo, se llama Kingda Ka, alcanza los 208 km/h
y mide 132 metros de altitud.
w

Padres de la química
x
. m
om
Robert Boyle
(1627-1691)
Francis Bacon
(1561-1626).
. c
Lavoisier
(1743-1794)
Berzelius
1779-1848
t e
g u
.
Rescata y
revaloriza la
w
La Química como Ciencia
Experimental regida por
Introducción de la Balanza
Nomenclatura
palabra
Chemistry
w
observación y el
método inductivo
Ley de la conservación
Masas moleculares
w
(particular a general)
y deductivo (general a
particular)
de la masa

Ramas de la Química
x
• General: trata los principios teóricos
fundamentales relativos a la . m
composición y comportamiento de la
materia y la energía.
om
• Descriptiva: (orgánica e inorgánica)
estudio de las características y
. c
propiedades de las sustancias, su
composición, forma en que reaccionan
y los métodos de obtención de t e
productos.
g u
•
para la determinación de los .
Analítica: al análisis de las sustancias
w
componentes (Q. A. Cualitativa) y la
proporción en que se encuentran (que
w
es más bien el estudio de la Q. A.
Cuantitativa).
w

Interacciones y especializaciones
x
• Interacciones con otras
ciencias: . m
La Fisicoquímica,
om
Geoquímica,
Cristaloquímica y .c
Bioquímica.
t e
• Especializaciones:
g u
La Química Nuclear,
Química Cuántica, .
Radioquímica,
Termoquímica, w
w
Petroquímica, etc.
w