This document discusses the fundamentals of chemistry including its applications in science, technology and society. It states that chemistry is the study of matter and the changes that occur in matter. Chemistry is essential to many other disciplines like biology, physics and geology. Modern chemistry has its foundations in the 19th century when scientists were able to separate substances into components and explain their physical and chemical properties. Advances in technology now allow chemists to analyze the structure of atoms and molecules. The document also discusses green chemistry which aims to reduce hazardous substances in chemical products and processes.

1. QUIMICA I I.Q. LIZBETH ERANDI DE LA CRUZ LARIOS
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Química: aplicaciones en ciencia, tecnología y sociedad.
La química es el estudio de la materia y los cambios que ocurren en ella. Es frecuente que se le considere como la
ciencia central, ya que los conocimientos básicos de química son indispensables para los estudiantes de biología, física,
geología, ecología y muchas otras disciplinas. De hecho, la química es parte central de nuestro estilo de vida; a falta de
ella, nuestra vida sería más breve en lo que llamaremos condiciones primitivas: sin automóviles, sin electricidad, sin
computadoras, ni discos compactos y muchas otras comodidades.
Aunque la química es una ciencia antigua, sus fundamentos modernos se remontan al siglo XIX, cuando los adelantos
intelectuales y tecnológicos permitieron que los científicos separaran sustancias en sus componentes y, por lo tanto,
explicaran muchas de sus características físicas y químicas. El desarrollo acelerado de tecnología cada vez más refinada
durante el siglo XX nos ha brindado medios cada vez mayores para estudiar lo que es inapreciable a simple vista. El uso
de computadoras y microscopios especiales, por citar un ejemplo, permite que los químicos analicen la estructura de
los átomos y las moléculas (unidades fundamentales en las que se basa el estudio de la química), y diseñen nuevas
sustancias con propiedades específicas, como fármacos y productos de consumo no contaminantes.
La química verde, conocida también como química sostenible, consiste en diseñar productos y procesos
químicos para reducir o eliminar el uso o la generación de sustancias peligrosas. La química verde se aplica en
todo el ciclo de vida de un producto químico, incluyendo su diseño, fabricación y utilización. Actualmente sus
bases se resumen en doce principios:
1. Prevención
Es preferible evitar la producción de un residuo que reciclarlo, tratarlo o disponer de él una vez que se haya formado.
2. Economía atómica
Los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que se incorporen al máximo los reactivos en el producto final,
minimizando la formación de subproductos, lo que favorece también al principio 1.
3. Uso de metodologías que generen productos con toxicidad reducida
Siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse para utilizar y generar sustancias que tengan poca
o ninguna toxicidad, tanto para el hombre como para el medio ambiente.
4. Generar productos eficaces pero no tóxicos
Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan la eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad.
5. Reducir el uso de sustancias auxiliares
Se evitará, en lo posible, el uso de sustancias que no sean imprescindibles (solventes, reactivos para llevar a cabo
separaciones, etc.) y en el caso de que se utilicen, que sean lo más inocuos posible.
6. Disminuir el consumo energético
Los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto medioambiental y económico, reduciéndose todo lo
posible.
7. Utilización de materias primas renovables
Las materias primas han de ser preferiblemente renovables en vez de agotables, siempre que sean técnica y
económicamente viables.
8. Evitar la derivatización innecesaria

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Se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo, de protección/desprotección, modificación
temporal de procesos físicos/químicos).
9. Potenciación de la catálisis
Se emplearán catalizadores (lo más selectivos), reutilizables en lo posible, en lugar de reactivos estequiométricos.
10. Generar productos biodegradables
Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no persistan en el medio ambiente sino
que se transformen en productos de degradación inocuos.
11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo real
Las metodologías analíticas serán desarrolladas para permitir el monitoreo y control en tiempo real de los procesos,
previo a la formación de productos secundarios.
12. Minimizar el potencial de accidentes químicos
Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma que se minimice el riesgo de accidentes
químicos, incluidas las emanaciones, explosiones e incendios.
MEDICIONES EN EL ESTUDIO CIENTÍFICO Y UNIDADES DE MEDIDA
Los químicos frecuentemente realizan mediciones que usan en cálculos para obtener otras cantidades relacionadas.
Los diferentes instrumentos permiten medir las propiedades de una sustancia: con una cinta métrica se mide la
longitud; con la bureta, pipeta, probeta graduada y matraz volumétrico, el volumen; con la balanza, la masa, y con el
termómetro, la temperatura. Estos instrumentos proporcionan mediciones de propiedades macroscópicas que pueden
determinarse directamente. Las propiedades microscópicas, en la escala atómica o molecular, tienen que determinarse
con un método indirecto.
Una cantidad medida suele describirse como un número con una unidad apropiada. Afirmar que la distancia en
automóvil entre Nueva York y San Francisco por cierta carretera es de 5 166 no tiene sentido. Se requiere especificar
que la distancia es de 5 166 km. Lo mismo es válido en química; las unidades son esenciales para expresar
correctamente las mediciones.
Unidades del Sistema Internacional (SI)
Durante muchos años, los científicos registraron las mediciones en unidades métricas que se relacionan de manera
decimal, es decir, con base en potencias de 10. Sin embargo, en 1960 la Conferencia General de Pesos y Medidas, que
es la autoridad internacional en cuanto a unidades, propuso un sistema métrico revisado, al que se llamó Sistema
Internacional de Unidades (SI, del francés Système Internationale d’Unites). En la tabla 1.2 se muestran las siete
unidades básicas del SI. Todas las demás unidades de medición se derivan de ellas. Al igual que las unidades métricas,
las del SI se modifican de manera decimal con prefijos, como se ilustra en la tabla 1.3. En este texto se utilizan tanto las
unidades métricas como las del SI.

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INCERTIDUMBRES EN LAS MEDICIONES
No es posible hacer mediciones absolutamente exactas. Por consiguiente toda medición tiene un margen de duda. La
incertidumbre de medición es el valor de ese margen de duda.
Si ese margen de duda es muy pequeño la incertidumbre es también muy pequeña. Si ese margen de duda es grande
la incertidumbre es también grande.
Todas las mediciones tienen asociada una incertidumbre que puede deberse a los siguientes factores:
• La naturaleza de la magnitud que se mide,
• El instrumento de medición,
• El observador,
• Las condiciones externas.
Cada uno de estos factores constituye por separado una fuente de incertidumbre y contribuye en mayor o menor grado
a la incertidumbre total de la medida. La tarea de detectar y evaluar las incertidumbres no es simple e implica conocer
diversos aspectos de la medición. En principio, es posible clasificar las fuentes de incertidumbres en dos conjuntos bien
diferenciados, las que se deben a:
• Errores accidentales o aleatorios que aparecen cuando mediciones repetidas de la misma variable dan valores
diferentes, con igual probabilidad de estar por arriba o por debajo del valor real. Cuando la dispersión de las medidas
es pequeña se dice que la medida es precisa.

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• Errores sistemáticos que son una desviación constante de todas las medidas ya sea siempre hacia arriba o siempre
hacia abajo del valor real y son producidos, por ejemplo, por la falta de calibración del instrumento de medición.
Exactitud y precisión
En el análisis de las mediciones y cifras significativas, es útil la diferenciación entre exactitud y precisión. La exactitud
indica cuan cerca esta una medición del valor verdadero de la cantidad medida. Los científicos distinguen entre
exactitud y precisión. La precisión se refiere a cuan estrechamente concuerdan entre si dos o más mediciones de la
misma cantidad.
Figura 1.4 La distribución de los dardos en el tablero muestra la diferencia entre precisión y exactitud. a) Buena exactitud y buena precisión. b)
Poca exactitud y buena precisión. c) Poca exactitud y poca precisión. Los puntos azules indican la posición de los dardos.
La diferencia entre exactitud y precisión es sutil a la vez que importante. Por ejemplo, suponga que se pide a tres
estudiantes determinar la masa de una pieza de alambre de cobre. Los resultados de dos pesadas sucesivas por cada
estudiante son:
La masa verdadera del alambre es 2.000 g. Por ende, los resultados del estudiante B son más precisos que los del
estudiante A (1.972 g y 1.968 g se desvían menos de 1.970 que 1.964 y 1.978 g de 1.971 g); pero ninguno de los
conjuntos de resultados es muy exacto.
Los resultados del estudiante C no sólo son los más precisos, sino también los más exactos, ya que el valor promedio
es más cercano al valor verdadero. Las mediciones muy exactas también suelen ser muy precisas. Por otra parte, las
mediciones muy precisas no garantizan necesariamente resultados exactos. A manera de ejemplo, una cinta métrica
calibrada en forma inadecuada o una balanza defectuosa puede brindar valores precisos pero erróneos.
Medidas de tendencia central
La medida más común de la tendencia central de una muestra o conjunto de mediciones está dada por el promedio o
media aritmética. Sin embargo, algunas veces este valor no basta y es necesario calcular otras variables estadísticas
que ayuden a analizar el resultado de una medición. Estas variables estadísticas son la media y la moda.

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El promedio 𝑥̅ de una muestra o conjunto de mediciones 𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, ⋯ , 𝑥𝑛 está dado por:
𝑥̅ =
𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 + ⋯ + 𝑥𝑛
𝑛
=
∑ 𝑥𝑖
𝑛
La mediana es el valor de la medición que divide la muestra en dos mitades: una mitad son aquellas mediciones
menores a la mediana y la otra mitad es el conjunto de mediciones mayores que la mediana. Suponiendo que la muestra
está ordenada de menor a mayor.
La moda es la medición que ocurre con mayor frecuencia. En un conjunto de mediciones puede haber más de una
moda.
Medidas de dispersión
La tendencia central no es suficiente para determinar el resultado de una medición.
Por ejemplo, los siguientes conjuntos de datos
Muestra 1: 40, 41, 42, 43, 44, 45, 45, 46, 47, 48, 49, 50
Muestra 2: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 45, 50, 55, 60, 65, 70
Tienen el mismo valor para el promedio, la mediana y la moda. Sin embargo los datos en la muestra 2 están más
dispersos que en la muestra 1.
La dispersión de un conjunto de mediciones se puede medir de diferentes maneras. Los indicadores más utilizados para
representar la dispersión de un conjunto de datos son la desviación media y la desviación estándar.
La desviación media de una muestra está dada por
𝛿̅ =
∑|𝑥̅ − 𝑥𝑛|
𝑛
La desviación estándar de la muestra está dada por:
𝜎 = √
∑|𝑥̅ − 𝑥𝑛|2
𝑛 − 1
COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DE LA MATERIA
La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. La materia incluye lo que podemos ver y tocar (como el agua, la
tierra y los árboles) y lo que no podemos ver ni tocar (como el aire). Así pues, todo en el universo tiene una conexión
“química”.
La clasificación de la materia incluye sustancias, mezclas, elementos y compuestos, además de los átomos y moléculas.

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Sustancias puras y mezclas
Una sustancia es una forma de materia que tiene composición definida (constante) y propiedades distintivas. Son
ejemplos de ello el agua, el amoniaco, el azúcar de mesa (sacarosa), el oro y el oxígeno. Las sustancias dii eren entre
ellas por su composición y se pueden identificar según su aspecto, color, sabor y otras propiedades.
Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la que estas conservan sus propiedades distintivas. Algunos
ejemplos familiares son el aire, las bebidas gaseosas, la leche y el cemento. Las mezclas no poseen composición
constante. Así, las muestras de aire obtenidas en distintas ciudades probablemente diferirán en su composición a causa
de diferencias de altitud, contaminación atmosférica, etcétera.
Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Cuando se disuelve una cucharada de azúcar en agua, se obtiene
una mezcla homogénea, en la que la composición de la mezcla es uniforme. Sin embargo, al mezclar arena con virutas
de hierro, tanto una como las otras se mantienen separadas (figura 1.4). En tal caso se habla de una mezcla
heterogénea porque su composición no es uniforme.
Elementos y compuestos
Las sustancias pueden ser elemento s o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar en otras
más sencillas por medios químicos. Hasta la fecha se han identificado 118 elementos. La mayoría de éstos se encuentran
de manera natural en la Tierra. Los otros se han obtenido por medios científicos mediante procesos nucleares.
Un compuesto es una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones
fijas. A diferencia de las mezclas, los compuestos sólo se pueden separar en sus componentes puros por medios
químicos.
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA
Se identifica a las sustancias por sus propiedades y su composición. El color, punto de fusión y punto de ebullición son
propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar sin que se modifique la composición o identidad de
la sustancia. Son ejemplos de propiedades físicas, textura, elasticidad, fragilidad, dureza, punto de fusión, punto de
ebullición, conductividad, ductibilidad, maleabilidad, temperatura, solubilidad.
Por otro lado una propiedad química es aquella que se puede medir y observar cuando existe un cambio en la
composición o identidad de la sustancia. Ejemplos: ph, estado de oxidación, poder calorífico, estabilidad química,
alcalinidad, corrosividad, Inflamabilidad, reactividad, combustión, potencial de ionización.

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PROPIEDADES EXTENSIVAS E INTENSIVAS
Todas las propiedades mensurables de la materia corresponden a una de dos categorías adicionales: propiedades
extensivas y propiedades intensivas. El valor medido de una propiedad extensiva depende de la cantidad de materia
que se considere. La masa, que es la cantidad de materia en una muestra dada de una sustancia, es una propiedad
extensiva. Más materia significa más masa. El volumen, que se define como la longitud elevada al cubo, es otra
propiedad extensiva. El valor de una cantidad extensiva depende de la cantidad de materia.
El valor medido de una propiedad intensiva no depende de cuanta materia se considere. La densidad, que se define
como la masa de un objeto dividida entre su volumen, es una propiedad intensiva. También lo es la temperatura.
BIBLIOGRAFIA:
 Chang, R. y Goldsby, K.A. (2013) Química, 11a. ed. Editorial: McGraw-Hill Interamericana, ISBN (libro
electrónico) 9781456215118 (Disponible en formato electrónico biblioteca UABC).
 http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-893X2009000400004
 https://chemhat.org/es/%C2%BFqu%C3%A9-es-la-qu%C3%ADmica-verde
 http://www.fisica.uson.mx/manuales/mecyfluidos/mecyflu-lab001.pdf

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ESTRUCTURA DE LOS ÁTOMOS
Con base en la teoría atómica de Dalton, un átomo se define como la unidad básica de un elemento que puede
intervenir en una combinación química. Dalton describió un átomo como una partícula extremadamente pequeña e
indivisible. Sin embargo, una serie de investigaciones iniciadas aproximadamente en 1850, y que continuaron hasta el
siglo XX, demostraron claramente que los átomos tienen una estructura interna, es decir, que están formados por
partículas aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas. Estas investigaciones condujeron al descubrimiento de
tres partículas: electrones, protones y neutrones.