ELEMENTOS DE QUÍMICA. Dra. Karla J. Santacruz Gómez

Transcripción

1 ELEMENTOS DE QUÍMICA Dra. Karla J. Santacruz Gómez

2 Química en la VIDA DIARIA Hogar Cuidados y Belleza Productos de limpieza, Materiales de construcción Cosmetología Perfumería Textiles Calzado Electrodomésticos

3 Química en SALUD Y MEDICINA Cirugía con Anestesia Antibióticos Vacunas Imagenología Trazadores (Radiofármacos) Terapia Génica Nanomateriales

4 Química en MATERIALES Y TECNOLOGÍA Materiales y Tecnología Polímeros (caucho, Nylon), Cerámica, cristales líquidos, adhesivos, materiales de recubrimiento (vinilo) Materiales superconductores a TA. Micro y Nanomateriales en computadoras, celulares, microscopía, motores, equipos médicos

5 Química en ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE Combustibles fósiles (Carbón, Petróleo, gas natural) Energía solar (celdas fotovoltaicas, combustibles) Fisión nuclear

6 Química en LOS ALIMENTOS Agua Procesos de preservación (secado, congelación, encurtidos) Esterilización de alimentos (pasteurización, radiación) Preparación (ebullición, concentración, dilución, etc) Reacciones (oxidación, fermentación, destilación, ) Color y olor de los alimentos. Aditivos, embutidos INDUSTRIA AGRO- QUÍMICA Esterilizantes, fertilizantes, pesticidas Ingeniería genética de alimentos Transgénicos

7 Química en el ORGANISMO COMPOSICIÓN QUÍMICA: Sodio y Potasio, Calcio, Magnesio, Fierro, Zinc, Cobre, Yodo, Fosfato, Cloruro, Azufre, Manganeso, Flúor. FACTORES DE REGULACIÓN Temperatura ph Concentración Reacciones químicas.

8 QUÍMICA Rama de la CIENCIA que estudia las sustancias que componen a la materia, investiga sus propiedades, reacciones y el uso de estas para formar nuevas sustancias. Ciencia que estudia la interacción materia- energía, así como los cambios que se originan de la estructura interna de la materia.

9 ALGUNOS CONCEPTOS GENERALES

10 Materia Cualquier cosa que ocupa un espacio y tiene masa

11 SUSTANCIAS Y MEZCLAS SUSTANCIA: Es una forma de materia que tiene una composición constante o definida y con propiedades distintivas. Ejemplo: el agua, el amoníaco, el azúcar, el oro, la plata y el oxígeno. Las sustancias difieren entre sí en su composición y pueden ser identificadas por su apariencia, olor, sabor y otras propiedades. MEZCLA: Es una combinación de dos o mas sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características. Ejemplo: aire, bebidas gaseosas, la leche, el cemento. Las mezclas no tienen una composición constante. Las mezclas pueden ser homogéneas ó heterogéneas. Homogénea: La composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Ej Azúcar en agua. Heterogénea: Su composición no es uniforme. Ej: Arena y virutas de hierro.

12 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LA MATERIA PROPIEDADES FISICAS: Son aquellas que pueden ser observadas sin cambiar la naturaleza de las sustancias ejemplos: Color, olor, dureza, elasticidad, punto de fusión y punto de ebullición. PROPIEDADES QUÍMICAS: Son aquellas que se refieren a la naturaleza intima de la sustancia o a la manera de reaccionar con otra. Ejemplo: La combustión del azufre para producir anhídrido sulfuroso, la explosión producida al quemar hidrogeno, la combustión de un trozo de cinta de magnesio para producir óxido de magnesio.

13 Todas las propiedades medibles de la materia pertenecen a una de 2 categorías: propiedades extensivas y propiedades intensivas: a) Propiedades extensivas: Son aquellas que varían con la cantidad de materia considerada. Por ejemplo, una bolita de vidrio pesa 5 gramos; una bolita más grande del mismo vidrio pesará más de 5 gramos. Luego, el peso al variar con la cantidad de materia considerada (tamaño de las bolitas), es una propiedad extensiva. b) Propiedades intensivas o específicas: Son aquellas que no varían con la cantidad de materia considerada. Por ejemplo, cuando el agua pura hierve, la temperatura de sus vapores, a presión normal, es de 100º C cualquiera sea la cantidad de agua que se haga hervir.

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15 PROPIEDADES GENERALES Gravitación Inercia Divisibilidad Extensión Impenetrabilidad PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS Estado físico Puntos de cambio de estado Densidad Color, olor y sabor Capacidad de dilatación y contracción Elasticidad Dureza y tenacidad Capacidad de conducir el calor y la electricidad

16 MEDICIONES Medición de propiedades macroscópicas: Pueden ser determinadas directamente. Medición de propiedades microscópicas: a escala atómica o molecular; deben ser determinadas por un método indirecto

17 Propiedad física Unidades básicas del Sistema Internacional Nombre de la unidad Longitud Metro m Masa Kilogramo kg Tiempo Segundo s Corriente eléctrica Amperio A Temperatura Kelvin K Intensidad luminosa Candela cd Cantidad de sustancia Mol mol Símbolo

18 Propiedad física Nombre de la unidad Área Metro cuadrado m 2 Volumen Metro cúbico m 3 Densidad Unidades derivadas Kg por metro cúbico Símbolo kg/m 3. Fuerza Newton N (kg.m/s 2 ) Presión Pascal Pa (N.m -2 ) Energía Julio J (kg m 2 s -2 ) Carga eléctrica Coulombio C (A.s) Diferencia de potencial Voltio V (J.C -1 ) Resistencia Ohmio Ω (V.A -1 )

19 Prefijo Símbolo Significado Ejemplo Tera T terametro(tm)=1x10 12 m Giga G gigametro(gm)=1x10 9 m Mega M megametro(Mm)= 1x10 6 m. Kilo K kilómetro(Km) = 1x10 3 m. deci d decímetro(dm) = 1x10-1 m centi c centímetro(cm)= 1x10-2 m mili m milímetro(mm) = 1x10-3 m. micro µ micrómetro(µm) =1x10-6 m nano n nanómetro(nm) = 1x10-9 m pico p picómetro(pm) = 1x10-12 m

20 MASA Y PESO Masa: Es la unidad de la cantidad de materia en un objeto Peso: Es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. La unidad de SI fundamental de masa es el Kilogramo (Kg), pero química es mas conveniente el gramo (g).i Kg = g en

21 VOLUMEN El volumen es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo. La unidad de volumen derivada del SI es el metro cúbico (m 3 ). En Química: centímetro cúbico (cm 3 ) y el decímetro cúbico (dm 3 ). Otra unidad común es el litro (L)= al volumen ocupado por un decímetro cúbico. 1 L = 1000 ml 1 ml = 1cm 3 = 1000 cm 3 = 1 dm 3

22 DENSIDAD La densidad de una sustancia, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. donde ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen del determinado cuerpo

23 Unidades de densidad Unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI): kilogramo por metro cúbico (kg/m³). gramo por centímetro cúbico (g/cm³). kilogramo por litro (kg/l) o kilogramo por decímetro cúbico. El agua tiene una densidad próxima a 1 kg/l (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/ml). Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) o gramo por litro (g/l)

24 Estados de agregación de la Materia

25 Estados de la materia GAS Gas ideal Gas real Fluido supercrí5co Opalescencia crí5ca PLASMA LÍQUIDO Superfluido Suspensión Cristal líquido Viscoelás>co 25 SÓLIDO Cristal Vidrio Elastómero Superplás>co Condensado Bose- Einstein Refractario

26 GAS Estan constituídos por pequeñas partículas que estan separadas por distancias mucho mayores que sus propias dimensiones. No existe ninguna fuerza de atracción o repulsión significativa y puede considerarse que se comportan como masas muy pequeñas. Particulas en continuo movimiento en dirección aleatoria y con frecuencia chocan unas con otras. Comprensión. Expansión. Ejerce presión sobre el recipiente que lo contienen. Difusión.

27 Gases ideales gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. Clásico o gas ideal de Maxwell- Boltzmann, Cuántico de Bose, compuesto de bosones, y Cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.

28 Gases reales No se expanden infinitamente. Fórmulas químicas complejas. Condiciones extremas (alta presión, bajas temperaturas)