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  • 1. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES CONTENIDOS CONCEPTUALES Tema 1: Materia y Cambio. La materia. Estados de agregación de la materia. Cambios de estado. Masa y Peso. Sistemas materiales: propiedades y clasificación .Cambios físicos y químicos. ANEXO  Actividad 1.  Respuesta A1 Bibliografía sugerida ● ATKINS, P. y JONES, L. Química. Moléculas. Materia. Cambio. Barcelona, España, Omega S.A. ,1998. (Capítulos: 1, 2, y 4) ● BROWN, T., LE MAY, H, BURSTEN, B. Química la Ciencia Central. México, Prentice mayHispanoamericana S.A., 1998. (Capítulos: 1, 2, y 3). ● CHANG, R. Química. México, McGraw-Hill Interamericana editores de S.A., 2002.(Capítulos: 1, 2 y 3). ● WHITTEN, K., DAVIS, R., PECK, M. Química General. España, McGraw-Hill/ Interamericana., 1998. (Capítulos: 1, 2, 3, 4, y 5). 0
  • 2. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES Que estudia la QUIMICA Es la Ciencia que estudia a la materia en cuanto a sus propiedades, estructura, composición, transformaciones así como las energías involucrada en dichos cambios y las leyes que los rigen TODO ES QUIMICA LA MATERIA es el componente físico del universo; es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio e impresiona los sentidos. Ej. Las estrellas, las personas, los animales, el sonido, etc. CUERPO es una porción limitada de materia. Ej. El sol, una silla de madera, un automóvil, etc. SUSTANCIAS: Una sustancia es una forma o una clase de materia que tiene una composición definida (constante) y propiedades características. Ej.: el agua, el alcohol, la sal, el oro y el hidrogeno. La MASA es la medida de la cantidad de materia que tiene un objeto. La masa de un cuerpo no varía con su posición. El PESO de un cuerpo es la fuerza que la masa ejerce debido a la gravedad. Varía con la distancia del cuerpo al centro de la tierra. La MASA y el PESO de un cuerpo son dos magnitudes diferentes relacionadas entre sí mediante la expresión: P= m x g P = peso del cuerpo (N) m = masa del cuerpo (kg) g = aceleración de la gravedad, del lugar. (m/s2) El peso de un cuerpo es una cantidad variable en cambio su masa es constante. Ej.: si una persona pesa en la Tierra 100 N en la Luna su peso es de 16.66 N Analizamos: la masa de la persona no varia, m=10.20 kg El valor de g en la Tierra es de 9.8 m/s2 P= 10.20 (kg) x 9.8 (m/s2)= 100 (N) El valor de g en la Luna es de 1.63 m/s2 P= 10.20 (kg) x 1.63 (m/s2)= 16.66 (N) PROPIEDADES DE LA MATERIA Una propiedad de la materia es una cualidad de la misma que puede ser apreciada por los sentidos, por ejemplo el color, la dureza, el peso, el volumen, etcétera. Las propiedades de la materia se clasifican en: ● propiedades químicas son las describen la forma en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otras sustancias. Ej.: combustión (cuando se quema un papel). ● propiedades físicas son aquellas que podemos medir sin cambiar la identidad y la composición de la sustancia. Ej.: color, olor, volumen, punto de fusión, punto de ebullición. También, la podemos clasificar según varíen o no con la cantidad de materia en: PROPIEDADES DE LA MATERIA EXTENSIVAS Son aquellas que varían con de materia considerada. Son aditivas se pueden sumar Peso, Volumen, Longitud la cantidad INTENSIVAS Son aquellas que no varían con la cantidad de materia considerada. No son aditivas Punto de fusión y de ebullición, Densidad, Índice de refracción, Color, Olor, Sabor 1
  • 3. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS El cambio es una transformación. Por ejemplo: el papel y el carbón arden, el agua se evapora o solidifica, el hierro se oxida, los cohetes explotan. Toda la materia se transforma continuamente. El cambio es una constante manifestación de la naturaleza. Hay tres tipos de cambios: físicos, químicos y nucleares. Nos ocuparemos de los dos primeros. Los CAMBIOS FÍSICOS son transformaciones que experimenta la materia sin que se altere su composición química. Ej.: triturar hielo, vaporizar agua, etc. Los CAMBIOS QUIMICOS o REACCIONES QUIMICAS son transformaciones que experimenta la materia en las cuales unas sustancias llamadas sustancias reaccionantes o ¨ reactivos ¨ se convierten en otras llamadas productos de la reacción o ¨productos¨. En este tipo de cambios los átomos se reordenan para formar sustancias nuevas. Ej.: el carbono se combina con el oxígeno para formar dióxido de carbono. FENÓMENO es todo cambio que en sus propiedades o en sus relaciones presentan los cuerpos. La caída de un cuerpo, la combustión de la madera, la ebullición del agua, la reacción entre un ácido y una base, las oscilaciones del péndulo, la fusión de la parafina, la solidificación del agua, la sublimación del yodo, son, en ciencia, fenómenos. CLASIFICACION DE LOS FENOMENOS QUIMICOS FISICOS Aquellos que NO se puede repetir con la misma Los que se puede repetir con la misma materia inicial. materia inicial. El cambio que sufre la materia es transitorio El cambio que sufre la materia es permanente Combustión, Oxidación, Reacciones químicas Punto de fusión y de ebullición, Destilación, todos los cambios de estado, reflexión de la luz ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA Estados Sólido Liquido Gaseoso Plasma Características - Poseen forma propia, sus moléculas se hallan en un estado de orden regular, no son compresibles, entre sus moléculas predomina la fuerza de atracción Van der Waals. - No tiene forma propia, sus moléculas no se hallan en estado de orden regular, tiene superficie libre y horizontal, no son compresibles, las fuerzas de atracción y repulsión están equilibradas. - No tienen forma propia, sus moléculas tienen mucha movilidad y lo hacen en espacios muy grandes con respecto a su propio volumen, poseen fuerza expansiva, no tienen superficie libre, son fácilmente compresibles, predominan entre sus moléculas las fuerzas de repulsión. - Gas ionizado en que los átomos se encuentran disociados en electrones e iones positivos cuyo movimiento es libre. La mayor parte del universo está formado por plasma. 2
  • 4. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES RESUMEN: La materia se puede encontrar en 3 estados de agregación o estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Sus propiedades son: SÓLIDO Masa constante Volumen constante Forma constante LÍQUIDO Masa constante Volumen constante Forma variable GAS Masa constante Volumen variable Forma variable En éste punto debe quedar entendida la diferencia entre gas y vapor, aunque se trate del mismo estado de agregación, es decir valen para el vapor las características presentadas para el estado gaseoso. La sustancia gaseosa se encuentra en éste estado en condiciones normales de presión y temperatura (C.N.P.T), para licuar un gas primero hay que comprimirlo y luego enfriarlo o viceversa. Los vapores se encuentran en estado de vapor por haber sufrido algún cambio en sus condiciones, dicho de otro modo estas sustancias en condiciones normales de presión y temperatura (C.N.P.T) son líquidas o sólidas, para condensar una sustancia en estado de vapor alcanza con enfriarla o comprimirla. CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA Modificando convenientemente las condiciones de presión y temperatura, en general, la materia puede pasar por los tres estados de agregación(solido, liquido y gaseosos) Los cambios de estado son cambios físicos ya que cambia el estado físico de la sustancia. Mientras dura el cambio de estado la temperatura permanece constante. 3
  • 5. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES Fusión: pasaje de estado sólido a estado líquido. Por ejemplo el hielo (agua sólida). Solidificación: pasaje de estado líquido a estado sólido. Vaporización: pasaje de estado líquido a estado de vapor. Por ejemplo el agua líquida, cloroformo, éter. Condensación: pasaje de estado de vapor a estado líquido. Gasificación: pasaje de estado líquido a estado gaseoso. Por ejemplo el metano líquido. Licuación: pasaje de estado gaseoso a estado líquido. Volatilización: pasaje de estado sólido a estado vapor. Por ejemplo el dióxido de carbono sólido (CO2) o hielo seco, la naftalina y el iodo. Sublimación: pasaje de estado vapor a estado sólido. 4
  • 6. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES Consideraciones - La evaporación y la ebullición son dos formas de producir el cambio de líquido a gas o vapor. La evaporación ocurre en la superficie del líquido. La ebullición ocurre en toda la masa del líquido. - Cada sustancia pura tiene su propia temperatura de fusión denominada punto de fusión, en éste punto la presión de vapor del sólido equilibra a la presión de vapor del líquido. - Cada sustancia pura tiene su propia temperatura de ebullición denominada punto de ebullición, en éste punto la presión de vapor del líquido equilibra a la presión exterior. SISTEMAS MATERIALES Un sistema material es una porción del universo que se aísla para su estudio experimental. Según su composición, la materia se clasifica en elemento, compuesto o mezcla. Elementos: Son sustancias que no pueden descomponerse en sustancias más simples por medios químicos, se componen de un único tipo de átomo (todos los elementos conocidos están en la Tabla Periódica de los Elementos). Compuestos: son sustancias que se componen de dos o más elementos, contienen dos o más clases de átomos. Mezclas: Es un sistema material formado por cantidades variables de dos o más sustancias cada una de las cuales conserva su identidad y propiedades. Vemos así que las sustancias puras tienen composiciones fijas; las de las mezclas pueden variar. Las mezclas pueden ser:  Mezclas Heterogéneas: no tienen la misma composición y propiedades en todos sus puntos. Por ejemplo: arena, roca, madera.  Mezclas Homogéneas: cuando tienen propiedades uniformes en todos sus puntos, ejemplo: aire, sal disuelta en H2O. Las mezclas homogéneas se llaman soluciones. Cualquier mezcla ya sea homogénea o heterogénea pueden separarse en sus componentes puros por métodos físicos. Hay distintos tipos de soluciones. Ej. Aire (solución gaseosa), 5
  • 7. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES Materia Es todo lo que posee masa, y ocupa un lugar en el espacio. Simples: Sustancia pura que no se puede descomponer en otras. Sustancia Pura Formada por átomos de Sistema homogéneo con un mismo elemento. propiedades intensivas constantes que resisten los Compuesto procedimientos mecánicos Sustancia pura que se puede descomponer en Sistema Homogéneo y físicos del análisis. otras. Formada por Es aquel sistema que en todos los puntos de su átomos de diferentes masa posee iguales propiedades físicas y elementos. químicas (mismas propiedades intensivas). No presenta solución en su continuidad ni aun con Soluto el ultramicroscopio. Sustancia en menor abundancia dentro de la Solución Sistema Sistema homogéneo solución. Material constituido por dos o más Solvente Porción de sustancias puras o Sustancia cuyo estado materia que especies químicas. físico es el mismo que el se aísla para que presenta la su estudio. solución. Dispersión Grosera Sistemas heterogéneos visibles a simple vista. Sistema Heterogéneo Es aquel sistema que en diferentes puntos del mismo tiene distintas propiedades físicas y quimeras (distintas propiedades intensivas). Presenta solución en su continuidad (superficie de separación). Suspensiones Dispersiones finas con Dispersión Fina la fase dispersante Sistema heterogéneo liquida y la dispersa visible al microscopio sólida. (10000000 A < partículas < Emulsiones 500000 A). Dispersiones finas con ambas fases liquidas. Dispersión Coloidal Sistema heterogéneo no visible al microscopio, visible al ultramicroscopio. SISTEMAS DISPERSOS Sistema Ejemplo Gas en gas Humo Soda, oxígeno en agua Líquido en líquido Aceite en agua Sólido en líquido Arena en agua, tinta china Gas en sólido Sólido Niebla, espuma Gas en líquido Líquido Líquido en gas Sólido en gas Gaseoso Aire Hielo en aire, piedra pome Líquido en sólido Agua en arena Sólido en sólido Arena y azufre en polvo 6
  • 8. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES ACTIVIDAD 1 RESOLVER 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) Explicar la afirmación: TODO ES QUIMICA Explique lo que entiende por materia. ¿Qué diferencia hay entre cuerpo y sustancia? indicar si V o F las siguientes expresiones. a) Todo cuerpo es material. b) Cuerpos iguales están constituidos por igual clase de materia. c) Cuerpos diferentes están constituidos por diferente clase de materia. d) La misma clase de materia puede constituir cuerpos iguales o diferentes. ¿Qué entiende por propiedades intensivas y extensivas?. ejemplifique. Indique cuales de las siguientes transformaciones o fenómenos físicos y químicos, ¿por qué?. a) Azúcar + agua = solución azucarada b) Agua líquida = vapor de agua c) Carbonato de calcio = dióxido de carbono + óxido de calcio d) Combustión del carbón ¿Puede existir un sistema homogéneo formado por más de una sustancia pura?, ejemplifique. Dé un ejemplo de un sistema heterogéneo formado por una sola sustancia pura. ¿Puede dar ejemplos de un sistema heterogéneo formado por dos fases gaseosas?, ¿por qué?. Indique que nombre reciben y dé ejemplos de los tipos de dispersiones que se indican a continuación: a) fase dispersa sólida y medio dispersante líquido. b) fase dispersa sólida y medio dispersante gaseoso. c) fase dispersa líquida y medio dispersante gaseoso. Dado un sistema homogéneo, ¿cómo puede decirse si se trata de una sustancia pura o una solución? Indicar cuáles de los sistemas homogéneos son soluciones y cuáles sustancias puras: a) hierro. b) aire filtrado y seco. c) carbonato de magnesio. d) agua potable. Indicar si es correcto o incorrecto. Una mezcla se caracteriza por: a) tener una composición variable. b) ser el resultado de un fenómeno químico. c) tener siempre un componente sólido. d) ser visible a simple vista. Indicar si es correcto o incorrecto. Un sistema homogéneo se caracteriza por: a) poseer dos o más fases. b) porque según las direcciones presenta una variación continua en sus propiedades. c) porque está constituida por una sola fase. d) porque tomando porciones de masas iguales de distintas partes del sistema, todas ellas presentan propiedades iguales. COMPLETAR: a) pasaje de sólido a líquido. Se denomina: b) pasaje de líquido a gas. Se denomina: c) pasaje de sólido a gas. Se denomina: d) pasaje de gas a sólido. Se denomina: 7
  • 9. QUIMICA CURSILLO DE INGRESO 2014 [MATERIA] CRA-FILIAL CORRIENTES RESPUESTAS ACTIVIDAD 1 1) Como la química estudia la materia, sus propiedad, sus transformaciones y los cambios de energía que acompañas esas transformaciones, eso se ve en todos los aspectos de la vida y en el universo, las reacciones químicas, la combustión del papel, la transpiración, el ADN, la fotosíntesis que realizan las plantas, la respiración. Etc.. 2) Materia es todo los que nos rodea y ocupa un lugar en el espacio e impresiona nuestros sentidos, es de lo que está formado todo el universo. 3) Cuerpo es una porción limitada de materia. Sustancia es lo que tiene de común la materia con iguales propiedades intensivas o específicas 4) a) Correcto, cuerpo es una porción limitada de materia. b) No necesariamente. c) No necesariamente. d) Si. b y c Formas iguales y distinta clase de materia Ej. Anillo de oro y anillo de plata. Formas iguales y misma clase de materia 2 Anillos de oro Formas diferentes y distinta clase de materia. Anillo de plata y una cadena de oro Formas diferentes y misma clase de materia. Anillo y una cadena de plata 5) Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia. Ej. El punto de ebullición de 1L de agua a 1 atmosfera de presión es 100ºC y el punto de ebullición de 1000L de agua a 1 atmosfera de presión es 100ºC Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de materia: Ej. La masa. Si 1 persona tiene m= 5kg, 100 personas tiene una m=500 kg (suponiendo que todas tiene la misma masa= 5kg). Aumenta la cantidad de personas y la masa aumenta. 6) a) FF el fenómeno se puede repetir con la misma materia inicial y, el cambio que sufre la materia no es permanente. La solución azucarada se puede separar por métodos mecánicos. b) FF el fenómeno se puede repetir con la misma materia inicial y, el cambio que sufre la materia no es permanente. Enfriando el vapor de agua se obtiene nuevamente agua líquida. c) FQ el fenómeno no se puede repetir con la misma materia inicial y, el cambio que sufre la materia es permanente. No se puede obtener carbonato de calcio mezclando mecánicamente el dióxido de carbono y el óxido de calcio. d) FQ el fenómeno no se puede repetir con la misma materia inicial y, el cambio que sufre la materia es permanente. La combustión del carbón produce vapor de agua y dióxido de carbono que, mezclándolos, no se obtendría carbón. 7) Si, mezclando agua y sal se obtiene salmuera, dos sustancias puras que forman una solución 8) Una mezcla de agua líquida + agua sólida (hielo). 9) El aire, no posee las mismas propiedades intensivas en todos los puntos del sistema 10) a) Suspensión, ej. arena en agua, tinta china. a) b) Suspensión, ej. humo. b) Suspensión, ej. niebla, espuma 11) Las sustancias pura tienen propiedades intensivas constantes que resisten los procedimientos mecánicos y físicos del análisis. Las soluciones están constituidas por dos o más sustancias puras o especies químicas, no resisten los procedimientos mecánicos. 12) a), c) y d) son sustancias puras. b) es una solución. 13) Una mezcla se caracteriza por tener una composición variable y ser visible a simple vista. 14) Un sistema homogéneo se caracteriza porque está constituida por una sola fase y porque tomando porciones de masas iguales de distintas partes del sistema, todas ellas presentan propiedades iguales. 15) Ver diagrama cambios de estado 8