Química Es el estudio de la Materia , los cambios a los que se ve sometida y la energía asociada con estos cambios.

MATERIA Todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio (definición clásica)

MATERIA Los Atomos son los “ladrillos” constructivos de la materia Cada Elemento esta hecho de los mismos tipos de átomo Un Compuesto esta hecho de dos o más tipos de elementos

ESTADOS DE LA MATERIA Un Gas no tiene volumen ni forma definido Un Líquido tiene un volumen definido pero no forma Un Sólido tiene volumen y forma definidos

GAS vaporizacion condensación congelamiento Fusion Libera energía Requiere energía GAS LIQUIDO SOLIDO

Tipos de Propiedades Propiedad: característica que le da a cada sustancia una identidad Propiedades físicas: son aquellas que una sustancia muestra por sí misma sin necesidad de interactuar con otra sustancia: por ejemplo color, punto de fusión, punto de ebullición, densidad. Propiedades quimicas: son aquellas que una sustancia muestra cuando interactúa con otras, o se transforma en otras sustancias. Ejemplo: flamabilidad, corrosión .

Problema: distinguir entre cambios físicos y químicos Decidir cual de los siguientes procesos es primariamente un cambio físico o químico, y explicar brevemente Se forma escarcha cuando la temperatura disminuye en una noche húmeda de invierno El maíz crece a partir de una semilla que es fertilizada y regada La dinamita explota para formar una mezcla de gases La transpiración se evapora cuando se descansa luego de una sesión de trote. Un clavo se oxida Criterio: ¿la sustancia cambia de composición o cambia de forma?

Se forma escarcha cuando la temperatura disminuye en una noche húmeda de invierno

El maíz crece a partir de una semilla que es fertilizada y regada

La dinamita explota para formar una mezcla de gases

La transpiración se evapora cuando se descansa luego de una sesión de trote.

Un clavo se oxida

Criterio: ¿la sustancia cambia de composición o cambia de forma?

Distinción entre propiedades Intensivas y Extensivas Una propiedad INTENSIVA es INDEPENDIENTE del tamaño de la muestra: Las propiedades intensivas ayudan a identificar a un tipo de materia Ej: temperatura; punto de fusión, densidad. Una propiedad EXTENSIVA es DEPENDIENTE del tamaño de la muestra Las propiedades extensivas se relacionan con la cantidad de materia presente Ej: masa, volumen, longitud

Una propiedad INTENSIVA es INDEPENDIENTE del tamaño de la muestra:

Las propiedades intensivas ayudan a identificar a un tipo de materia

Ej: temperatura; punto de fusión, densidad.

Una propiedad EXTENSIVA es DEPENDIENTE del tamaño de la muestra

Las propiedades extensivas se relacionan con la cantidad de materia presente

Ej: masa, volumen, longitud

SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS Una Sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida y propiedades distintivas. Ejemplos: agua, amoníaco, sucrosa, oro, oxígeno Es importante distinguir entre dos tipos de materia, o sea Sustancias Puras y Mezclas Las sustancias puras tienen: Composición fija y definida Propiedades fijas y definidas Sus componentes no pueden separarse por medios físicos simples

Las sustancias puras tienen:

Composición fija y definida

Propiedades fijas y definidas

Sus componentes no pueden separarse por medios físicos simples

MEZCLAS Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la que cada sustancia retiene sus características distintivas. 1. Mezcla Homogénea – la composición de la mezcla es igual en todas sus partes 2. Mezcla Heterogénea – la composición no es uniforme

NO NO NO SI SI SI Materia Es Uniforme? Mezcla Heterogénea Homógeneo Tiene composición variable? Sustancia Pura Puede separarse en sustancias + simples? Elemento Compuesto Mezcla Homogénea

El ANÁLISIS QUIMICO .............. usualmente utiliza técnicas físicas Métodos para la separación de los componentes de la mezclas: Destilación Filtración Cromatografía Cristalización Etc...

Métodos para la separación de los componentes de la mezclas:

Destilación

Filtración

Cromatografía

Cristalización

Etc...

DESTILACION Separa mezclas homogéneas en base a las diferencias en el punto de ebullición

FILTRACION Separa sustancias sólidas de líquidos y soluciones

CROMATOGRAFÍA Separa sustancias en base a la diferencia de solubilidad en distintos solventes

Más problemas...... Identificar cual de las siguientes sustancias es una sustancia pura o una mezcla Sal, NaCl Aire Bronce H 2 O Cerveza Oro 18 K Identificar cuales de las siguentes sustancias puras son elementos y cuales compuestos. Mercurio Óxido (oxido de hierro) Aluminio Diamante

Identificar cual de las siguientes sustancias es una sustancia pura o una mezcla

Sal, NaCl

Aire

Bronce

H 2 O

Cerveza

Oro 18 K

Identificar cuales de las siguentes sustancias puras son elementos y cuales compuestos.

Mercurio

Óxido (oxido de hierro)

Aluminio

Diamante

Y seguimos..... 3) Identificar cuáles de las siguientes mezclas son homogéneas y cuáles heterogéneas Sopa Agua y Nafta Agua disuelta en azúcar Oro de 14 kilates 4) Determinar cual de las siguientes propiedas son físicas y cuales son químicas El tergopor flota en el agua El azúcar se vuelve caramelo cuando se calienta El hierro se disuelve en ácido clorhídrico, emanando H 2 Un clavo de hierro es atraído por un magneto

3) Identificar cuáles de las siguientes mezclas son homogéneas y cuáles heterogéneas

Sopa

Agua y Nafta

Agua disuelta en azúcar

Oro de 14 kilates

4) Determinar cual de las siguientes propiedas son físicas y cuales son químicas

El tergopor flota en el agua

El azúcar se vuelve caramelo cuando se calienta

El hierro se disuelve en ácido clorhídrico, emanando H 2

Un clavo de hierro es atraído por un magneto

¿CÓMO SE VEN LOS ÁTOMOS? Silicio Grafito Microscopio de Efecto Túnel

Principios constructores de los átomos Unidad de masa atómica = 1.6606 x 10 -27 Kg. Carga Elemental = 1.6022 x 10 -19 C -1 0.0005 Electrón - 1 Neutrón +1 1 Protón Carga Masa (u) Nombre (símbolo)

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON (1808) Dalton publicó en este año su libro “Un nuevo sistema de filosofía química” Hipótesis: 1. Los elementos están formados por átomos. Todos los átomos de un elemento son idénticos, con el mismo tamaño, masa y propiedades químicas. 2. Los átomos de un elemento son distintos de los átomos de otros elementos. Los compuestos se forman por más de un elemento, la relación entre ellos permanece constante y es un número entero o fracción sencilla. 3. Las reacciones químicas implican combinación, separación o reordenamiento, sin creación o destrucción de átomos.

Dalton publicó en este año su libro “Un nuevo sistema de filosofía química”

Hipótesis:

1. Los elementos están formados por átomos. Todos los átomos de un elemento son idénticos, con el mismo tamaño, masa y propiedades químicas.

2. Los átomos de un elemento son distintos de los átomos de otros elementos. Los compuestos se forman por más de un elemento, la relación entre ellos permanece constante y es un número entero o fracción sencilla.

3. Las reacciones químicas implican combinación, separación o reordenamiento, sin creación o destrucción de átomos.

J.J. THOMSON (Premio Nobel de Física 1906) Midió la relación carga/masa del e -

Experimento de la gota de aceite de Millikan para medir la carga del electrón Millikan: Premio Nobel 1923 Obtuvo la masa del electrón

Röntgen y la radioactividad Mano de Anna Röntgen Equipo original para la generación de rayos X Con este descubrimiento, Röntgen obtuvo el premio Nobel de 1901

Radiación ionizante Radiacion Particula alfa Neutron Particula Beta Átomo Radioactivo Gamma Ray (X)

Ernest Rutheford (Premio Nobel 1908) – El experimento de la hoja de oro

Modelo Atómico de Thomson

Distintos modelos de átomo

Modelo del Átomo

Problemas 1) El diámetro de un átomo de helio es de alrededor de 1 x 10 2 pm. Suponga que se pudieran alinear los átomos de hierro de forma que tuvieran contacto unos con otros. Aproximadamente, ¿Cuántos átomos se necesitarían para cubrir una distancia de 1 cm.? 1pm=1x10 -12 m 2) En términos generales, el radio de un átomo es aproximadamente 10.000 veces mayor que su núcleo. Si un átomo pudiera amplificarse de manera que el radio de su núcleo midiera 2 cm., aproximadamente el tamaño de una bolita, ¿ cuál sería el radio del átomo en Km.?

1) El diámetro de un átomo de helio es de alrededor de 1 x 10 2 pm. Suponga que se pudieran alinear los átomos de hierro de forma que tuvieran contacto unos con otros. Aproximadamente, ¿Cuántos átomos se necesitarían para cubrir una distancia de 1 cm.? 1pm=1x10 -12 m

2) En términos generales, el radio de un átomo es aproximadamente 10.000 veces mayor que su núcleo. Si un átomo pudiera amplificarse de manera que el radio de su núcleo midiera 2 cm., aproximadamente el tamaño de una bolita, ¿ cuál sería el radio del átomo en Km.?

Número atómico, número de masa e isótopos Con estos descubrimientos se completó la imagen de la estructura atómica, y además se descubrió que en la naturaleza es usual que los elementos se presenten con variado número de neutrones en su núcleo, los átomos con igual número de protones y distinto número de neutrones se denominan isótopos Se definen dos números que caracterizan a un átomo: Número atómico (Z): es el número de protones del núcleo – determina la identidad química Número másico (A): es la suma de los protones más lo neutrones del núcleo. A = p + + n o = Z + n o Notación de Isótopos: 12 6 C

LA TABLA PERIÓDICA

3) ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene el siguiente isótopo del cobre? 63 29 Cu 4) Indique el número de protones, neutrones y electrones para cada una de las siguientes especies: a) 17 8 O; b) 199 80 Hg; c) 200 80 Hg 5) ¿Cuál es el número de masa de un átomo de hierro que tiene 28 neutrones? 6) Calcule el número de neutrones de 239 ? Pu 7) Para cada una de las siguientes especies, determine el número de protones y el número de neutrones en el núcleo: 3 2 He; 4 2 He; 24 12 Mg; 25 12 Mg; 48 22 Ti; 79 35 Br; 195 78 Pt

8) Indique el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: 15 7 N; 33 16 S; 63 29 Cu; 130 56 Ba; 186 74 W 9) Escriba el símbolo adecuado para cada uno de los siguientes isótopos: a) Z = 11; A = 23; b) Z = 28; A = 64 c) Z = 74; A = 186; d) Z = 80; A = 201 10) Se encontró que una muestra de un compuesto de uranio pierde masa en forma gradual. Explique qué le está sucediendo a la muestra.

8) Indique el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: 15 7 N; 33 16 S; 63 29 Cu; 130 56 Ba; 186 74 W

9) Escriba el símbolo adecuado para cada uno de los siguientes isótopos: a) Z = 11; A = 23; b) Z = 28; A = 64 c) Z = 74; A = 186; d) Z = 80; A = 201

10) Se encontró que una muestra de un compuesto de uranio pierde masa en forma gradual. Explique qué le está sucediendo a la muestra.

Iones y Moléculas De todos los elementos, solo los seis gases nobles del grupo 8A existen en la naturaleza como átomos sencillos. La mayor parte de la materia está compuesta por moléculas o iones formados por los átomos Una molécula es un agregado de por lo menos dos átomos en una colocación definida que se mantienen unidos por fuerzas químicas. Estos átomos se encuentran siempre en una proporción fija, y pueden ser del mismo elemento o de dos o más (una molécula no siempre es un compuesto). Un ión es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa. Esto se debe a la pérdida o ganancia de electrones.

De todos los elementos, solo los seis gases nobles del grupo 8A existen en la naturaleza como átomos sencillos.

La mayor parte de la materia está compuesta por moléculas o iones formados por los átomos

Una molécula es un agregado de por lo menos dos átomos en una colocación definida que se mantienen unidos por fuerzas químicas.

Estos átomos se encuentran siempre en una proporción fija, y pueden ser del mismo elemento o de dos o más (una molécula no siempre es un compuesto).

Un ión es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa.

Esto se debe a la pérdida o ganancia de electrones.

La pérdida de uno o más electrones a partir de un átomo neutro forma un catión , un ión con carga neta positiva. Por ejemplo, el átomo de Na puede perder fácilmente un electrón para transformarse en el catión Na+. Por otra parte, un anión es un ión cuya carga neta es negativa debido a un incremento en el número de electrones. Por ejemplo un átomo de Cl puede ganar un electrón para formar el ión cloruro Cl -. 10 electrones 11 electrones 11 protones 11 protones Ión Na+ Átomo de Na 18 electrones 17 electrones 17 protones 17 protones Ión Cl- Átomo de Cl

La pérdida de uno o más electrones a partir de un átomo neutro forma un catión , un ión con carga neta positiva. Por ejemplo, el átomo de Na puede perder fácilmente un electrón para transformarse en el catión Na+.

Por otra parte, un anión es un ión cuya carga neta es negativa debido a un incremento en el número de electrones. Por ejemplo un átomo de Cl puede ganar un electrón para formar el ión cloruro Cl -.

Se dice que el cloruro de sodio (NaCl), la sal común de mesa, es un compuesto iónico porque está formado por aniones y cationes . Cristales de NaCl Modelo a escala del NaCl Otros iones: Monoatómicos: Mg +2 ; Fe +3 ; S -2 Poliatómicos: OH - (ión hidróxido); CN - (ión cianuro)

Fórmulas químicas Las fórmulas químicas expresan la composición de las moléculas y los compuestos iónicos por medio de los símbolos químicos Hay dos tipos de fórmulas: fórmula química y fórmula molecular Fórmula molecular: indica el número exacto de átomos de cada elemento que está presente en la unidad más pequeña de una sustancia. Fórmula empírica : indica cuáles elementos están presentes y la relación mínima, en números enteros, entre sus átomos. Ej. Hidrazina NH 2 (fórmula empírica); N 2 H 4 (fórmula molecular).

Las fórmulas químicas expresan la composición de las moléculas y los compuestos iónicos por medio de los símbolos químicos

Hay dos tipos de fórmulas: fórmula química y fórmula molecular

Fórmula molecular: indica el número exacto de átomos de cada elemento que está presente en la unidad más pequeña de una sustancia.

Fórmula empírica : indica cuáles elementos están presentes y la relación mínima, en números enteros, entre sus átomos. Ej. Hidrazina NH 2 (fórmula empírica); N 2 H 4 (fórmula molecular).

Problemas - Iones y Moléculas – Fórmula mínima y Fórmula molecular Indique el número de protones y electrones de cada uno de los siguientes iones comunes: Na + ; Ca ++ ; Al +++ ;Fe ++ ; I - ; F - ;S -2 ; O -2 y N -3 ¿En cuál de los siguientes pares son más parecidas las dos especies en cuanto a propiedades químicas?. Explique. a) 1 1 H y 1 1 H + ; b) 14 7 N y 14 7 N -3 ; c) 12 6 C y 13 6 C ¿Cuál es la fórmula empírica de cada uno de los siguientes compuestos? a) C 2 N 2 ; b) C 6 H 6 ; c) C 9 H 20 ; d) P 4 O 10 ; e) B 2 H 6

Problemas - Iones y Moléculas – Fórmula mínima y Fórmula molecular

Indique el número de protones y electrones de cada uno de los siguientes iones comunes: Na + ; Ca ++ ; Al +++ ;Fe ++ ; I - ; F - ;S -2 ; O -2 y N -3

¿En cuál de los siguientes pares son más parecidas las dos especies en cuanto a propiedades químicas?. Explique. a) 1 1 H y 1 1 H + ; b) 14 7 N y 14 7 N -3 ; c) 12 6 C y 13 6 C

¿Cuál es la fórmula empírica de cada uno de los siguientes compuestos? a) C 2 N 2 ; b) C 6 H 6 ; c) C 9 H 20 ; d) P 4 O 10 ; e) B 2 H 6