QUIMICA Libro Inorganica

7/25/2019 QUIMICA Libro Inorganica

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Química inorgánica Academia Isaac Newton & Circulo Fiquimat---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BACH. DAVID PARI ACHATA 1

- +

NO3Zn+2 NO3Cu+2

NO3 Na+

Cátodode CuÁnodode Zn

V

PROFESOR: DAVID PARI ACHAColecciones Pachas

PUNO - PERÚ

Química

Academia Isaac Newton & Circulo Fiquimat---------------------------------------------------------------------------------------------------

+

++

+

++

-

Nubeelectrónica

Electrón (e )-

Neutrón (n°)

Protón (p )+

Núcleoatómico





Colecciones Pachas.Junio de 2016

Pedidos y sugerencias:Email: [email protected] Facebook: Pariachata Fiquimat PreuCel.: 959283244

Profesor: David Pari Achata

mailto:[email protected]






BACH. DAVID PARI ACHATA i

DEDICATORIA

A la: Facultad de Ciencias de la Educación de la UNA Puno, mialma mater de mi formación docente (FCEDUC).

Con infinito agradecimiento a todos los maestros del Perú

profundo que día tras día laboran en centros educativos.

A mis queridos padres DONATO y

CORINA, por darme la vida y apoyo a losque estaré eternamente agradecido.

Con gran cariño a JUAN ARTURO

mi pequeño hermanito por ser el

motor y motivo para seguir adelante.

A mis hermanos DONY, YOVANA, JUAN

CARLOS y ALEXANDER por ser ellos las personas que me impulsaron a seguir adelante

en mi formación profesional .



BACH. DAVID PARI ACHATA i

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Nacional del Altiplano Puno, mi alma mater.

A la Municipalidad Distrital de Pomata.

A la M. Sc. Lilia Maribel Angulo Mamani, sus consejos y exigencia han marcadoel perfil de mi objetivo.

Al M. Sc. Henry Noblega Reinoso, sus consejos oportunos han sido primordialesen el logro de mis aspiraciones.

Al Dr. Estanislao Edgar Mancha Pineda, sus valiosas sugerencias han contribuidoa la mejora de mi trabajo de tesis.

Al Prof. Cesar Arohuanca Checalla, director de las IES Carlos Rubina Burgos -Puno, sus valiosas sugerencias, han contribuido a la culminación de este material.



BACH. DAVID PARI ACHATA ii

INTRODUCCIÓN

Muchos estudiantes, y docentes tienen la necesidad de ampliar susconocimientos; principalmente en los estudiantes quienes tienen el deseo depostular a las universidades del país, en respuesta a ese afán perseverante poradquirir cada vez más los conocimientos en esta área, por lo que se hace alcancedel presente trabajo. El material que Ud., tendrá a su disposición, es unresumen de los textos, y ejercicios recopilados de las diferentes academias delpaís. Es importante que para desarrollar los ejercicios propuestos en elpresente material, se debe. Primero revisar la teoría, que es base fundamentaly proceso sistemático para entender la química, que es una de las ciencias másantiguas de la historia de la humanidad. La química es una ciencia vital que seestá desarrollando continuamente. Su preocupación es de tener la mejor

participación en los campos de la agricultura, ingeniería, geología, biología,ciencias de la salud, ciencia del espacio extraterrestres, etc.Su investigación constante produce sustancias farmacéuticas que mejorannuestra salud y prolongan nuestra vida; incrementa la producción dealimentos vegetales con el uso de fertilizantes y pesticidas; así mismo, utiliza elpetróleo y el carbón como fuentes de energía y de materias primas que hacenposible nuestra moderna forma de vida. Mide, también, las velocidades dereacciones químicas y biológicas o estudia la estructura y la función demoléculas proteínicas. La química como ciencia interdisciplinaria, no deja que

a la fecha ningún trabajo científico ajeno a ella. Muchas de las modernasincógnitas en medicina, biología están siendo exploradas a nivel de átomos ymoléculas que son bloques fundamentales de la materia con los que se basanen el estudio de la química.De igual modo, la Química, enseña a prever el uso de sustancias tóxicas queafectan a nuestro organismo y al medio ambiente. Es decir, comprende losefectos profundos, tanto positivos como negativos. La guerra del pacifico entrelos países Perú, Bolivia y Chile fue por una causa de interese nacionales, peroinjusta para nuestro país, hablando un poco de historia quiero indicar que, elpaís sureño tenía una ambición de expansión territorial para adueñarse de losyacimientos de salitre, que por aquellos años, el salitre y guano de isla; eranmuy importantes para la agricultura, sin embargo no fue como que unopensaría, este fertilizante de origen orgánico, fue reemplazado por uno deorigen sintético, que fue gracias al desarrollo de la ciencia química de estamanera, se rompió la vieja teoría o planteamiento vitalicia.

Finalmente espero recoger, observaciones y sugerencias que servirán paramejorar futuras publicaciones.

El autor.



BACH. DAVID PARI ACHATA iii

ÍNDICE

DEDICATORIA..............................................................................................................…..2 AGRADECIMIENTOS.…………. ........................................................................................3PRESENTACIÓN..................................................................................................................4

ÍNDICE.................................................................................................................................. 6CAPÍTULO II. conceptos generales de física, análisis dimensional y vectores

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 121.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA......................................................................... 141.3 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................... 151.4 DELIMITACION DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................... 151.4 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA…………………………………..……15 1.5 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................. 16

CAPÍTULO IIII. CINEMÁTICA

2.1 ANTECEDENTES DE INVESTIGACIÓN ......................................................... 182.2 MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 202.3 MARCO CONCEPTUAL ..................................................................................... 442.4 HIPÓTESIS ........................................................................................................... 452.5 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES ............................................ 46

CAPÍTULO IIIIII. ESTÁTICA Y DINÁMICA

3.1 TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ............................................................ 483.2 POBLACIÓN Y MUESTRA DE INVESTIGACIÓN .......................................... 493.3 UBICACIÓN Y DESCRIPCION DE LA POBLACIÓN. .................................... 513.4 TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS. ............... 523.5 PLAN DE TRATAMIENTO DE DATOS. ........................................................... 533.6 DISEÑO ESTADÍSTICO PARA LA PRUEBA DE HIPÓTESIS ....................... 55

CAPÍTULO IVIV. TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA CONCLUSIONES............................................................................................................... 87SUGERENCIAS.................................................................................................................. 88REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA..................................................................................... 89ANEXOS............................................................................................................................. 91




INTERRELACI NMATERIA Y ENERGÍA

Objetivos Específicos:

1. Definir la química y ubicarla en elcontexto de las demás ciencias.2. Definir la materia en base a sus

propiedades elementales.3. Con la presentación de la Ecuación

de Einstein, determinar la relaciónentre masa y energía.

4. Usar las magnitudes fundamentalesy derivadas de la materia paramedida en sus diferentes aspectos yformas.

I. QUÍMICA1. Definición

La Química es una de lasciencias más importantes, queestá ubicado dentro del área deciencias naturales. Se define a laquímica como la ciencia queestudia la materia, la energía y elcambio.

También se puede definir a laquímica como la ciencia quedescribe la materia, su estructura, propiedades, transformaciones ylos cambios de energía queacompañan estas

transformaciones.NOTA: A partir del año 1500aparecen los principales personajesque se dedicaron a desarrollar, laquímica, antiguamente se leconocía como alquimistas. Luegoen el año 1789 aparece un científicofrancés llamado Antoine Lavoisiereste científico escribe el primerlibro de química y enuncia la primera ley de la química. A estecientífico se le conoce como el padre de la química.

2. RAMAS DE LA QUÍMICA:La química se considera una delas ciencias más grandes yamplias de la naturaleza, parasu mejor estudio la química se puede dividir en diversas áreas.

A. QUÍMICA GENERAL: Es una rama de la química que se encarga de hacer estudio en forma global de todaesta ciencia, estudia las características principales y propiedades de los principalescompuestos químicos.

B. QUÍMICA INORGÁNICA: Es la parte de la química que se encarga de estudiar la estructura, las propiedades ylo constitución de los principales compuestos inorgánicos. (Sustancias que no poseen carbono).

C. QUÍMICA ORGÁNICA: Es la rama de la química que se encarga de estudiar las estructuras, las propiedadesde todos aquellos compuestos que contienen carbono y sus principales derivados.

D. QUÍMICA ANALÍTICA: Es la rama de la química que se encarga de estudiar las principales técnicas o procedimientos que se utilizan para lograr determinaciones químicas.

La química analítica se divide en dos partes:

- Análisis Cualitativo : Es el conjunto de técnicas que se utiliza para analizarsustancias

- Análisis Cuantitativo : Es el conjunto de técnicas o procedimientos que seutilizan para identificar cantidades específicas de sustancias

E. BIOQUÍMICA:




Es la rama de la química que se encarga de estudiar a todos aquellos compuestos queestán relacionados con los procesos vitales de los seres vivos. Actual soporte para laingeniería genética.

F. GEOQUÍMICA O GEOLOGÍA: Es la rama de la química que se encarga de estudiar todos aquellos compuestos que

forman la estructura de la corteza terrestre.G. ELECTROQUÍMICA:

Parte de la química que se encarga de estudiar las relaciones existentes entre lacorriente eléctrica y las reacciones químicas

NOTA: Existen muchas áreas, más dentro de la química pero son de menorimportancia entre ellas podemos mencionar: La Termodinámica, la calorimetría, lafisicoquímica, etc.

H. CINÉTICA QUÍMICA: Estudia la velocidad de las reacciones químicas.

NOTA: Existen muchas áreas más dentro de la química, pero son de menorimportancia entre ellas podemos mencionar: La Termodinámica, la calorimetría, lafisicoquímica, etc.

3. IMPORTANCIA:¿Cómo interactúa la química con nosotros y con nuestro entorno?En la vida cotidiana ejerce gran influencia en:a. La agricultura, creando fertilizantes, herbicidas, fungicidas, insecticidas, etc. b. En la ciencia de la salud, con nuevos fármacos y medicamentos.c. En la alimentación, creando preservantes, antioxidantes, etc.d. En la ingeniería, con el ensayo de nuevos materiales cerámicos, metálicos o

poliméricos para naves espaciales; aislantes térmicos y eléctricos, superconductorestrajes para distintos usos; resinas, pinturas; plásticos, etc.

e. Protección del medio ambiente, con la creación de catalizadores que disminuyen lageneración de CO y NOx.

II. MATERIA1. Definición

La materia es una parte integral del universo que puede definirse de diversas manerasde la forma tradicional se define como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio,impresiona nuestros sentidos y tiene masa. Modernamente se define como todo aquelloque se puede mover a una velocidad menor que la velocidad de la luz.La idea general sobre materia es todo lo que nos rodea, ya sea que se le pueda ver ytocar (como agua, tierra y árboles) o no (como el aire).

No debemos confundir materia con cuerpo, ya que éste es una porción limitada demateria, por ejemplo: Una pinza de madera, un tubo de ensayo, una enciclopedia, unvaso con agua, etc.

2. Características de la materia: - Ocupa un lugar en el espacio.




- Se encuentra en estado sólido, líquido y gaseoso.- Posee propiedades físicas comunes.- En su naturaleza se producen cambios físicos y cambios químicos que originan las

mezclas y combinaciones.- Tiene masa y volumen.- Existen independientemente a nuestra voluntad.

3. Masa y pesoLa masa es una medida de la cantidad de materia en un objeto. Los términos "Masa" y"peso" se usan a menudo como sinónimos, aunque, en rigor, se refieren a cantidadesdiferentes. En el lenguaje científico, el peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobreun objeto. Una manzana que cae de un árbol es atraída hacia abajo por la fuerza degravedad de la Tierra. La masa de la manzana es constante y no depende de susituación, pero su pero sí. Por ejemplo, en la superficie de la luna la manzana pesaríasólo la sexta parte de lo que pesa en la Tierra, dado que la gravedad lunar es sólo unsexto de la terrestre. Ésta es la razón por la cual los astronautas son capaces de saltaren la superficie de la Luna a pesar de lo voluminoso de su equipo y sus trajes espacialesLa masa de un objeto se puede determinar con facilidad empleando una balanza, proceso que, en el extremo del desatino, de denomina pesar.

En nuestro planeta a la gravedad y por lo tanto el peso de un cuerpo puede variar conla altitud, latitud y profundidad a la cual se encuentra el cuerpo.Fuerza y masa se pueden relacionar por la ecuación de NEWTON:

am F Donde:F: fuerzam: masa del cuerpoa: aceleración de la gravedad

4. ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIATodos los cuerpos están formados de agrupación de moléculas y dentro de lasmoléculas existen fuerzas características a ellas, existe una fuerza que tiende a unir alas moléculas la cual se denomina cohesión molecular y una fuerza diferente que tiendea separar a las moléculas la cual se denomina repulsión molecular, del predominio deuna de estas fuerzas sobre la otra se originan los estados físicos de la materia. Lamateria se presenta en nuestra naturaleza en 4 estados físicos diferentes que son:

Estado sólido Estado gaseoso Estado líquido Estado Plasmático

A. Estado Sólido:- Predomina al cohesión (cohesión es mayor que la repulsión) y por consiguiente

presentan mayor grado de organización.- Poseen forma y volumen constantes.- Sus moléculas presentan movilidad mínima.- Son incomprensibles- Son más densos lentamente (prácticamente no se difunden).- Por calentamiento pasan al estado líquido (se funden).




En la naturaleza existen dos clases de sólidos:

Sólidos cristalinos: son aquellos en donde sus moléculas se encuentran formandofiguras geométricas por acción del calor se funden bruscamente a una temperaturadeterminada la cual se denomina punto de fusión son sólidos cristalinos: la sal, el

cuarzo, diamante, metales, etc. Sólidos amorfos: son aquellos sólidos en donde sus moléculas está completamentedesordenadas y no forman figuras geométricas, por acción del calor se ablandan poco a poco para fusionarse, son sólidos amorfos la cera, el caucho, la brea, elvidrio, etc.

B. Estado Líquido:- Hay equilibrio entre la cohesión y al repulsión (la cohesión y la repulsión (la

cohesión es prácticamente igual a la repulsión) y por consiguiente muestra menorgrado de organización que los sólidos.- Tienen volumen constante pero en forma variable pues los líquidos adaptan la

forma del recipiente que los contiene.- Sus moléculas representan movilidad intermedia (mayor que la de los sólidos pero

menor que el de los gases).- Son incomprensibles.- Su densidad es intermedia (menor que el estado sólido y mayor que el estado

gaseoso)- Se difunden lentamente (su difusión es mayor que el estado sólido)- Por calentamiento pasa al estado gaseoso y por enfriamiento pasan al estadosólido.En la naturaleza existen dos clases de líquidos.

Líquidos miscibles: son aquellos que se pueden mezclar en cualquier proporciónsin poder diferenciarse el uno del otro, formando una sola fase homogénea, estoslíquidos se pueden separar por destilación, ejemplo; agua y alcohol, gasolina ykerosene.

Líquidos inmisibles: son aquellos que no se pueden mezclar en forma permanente,se separa dejándolos en reposo, y se ordenan de acuerdo a sus densidades. Ejemploagua, kerosenes, aceite con vinagre.

C. Estado Gaseoso:En este estado de la materia no existe fuerza de cohesión molecular, solo existerepulsión molecular.En el estado gaseoso existe el mayor grado de desorganización molecular (entropíamáxima). Los gases no tienen forma definida es decir adopta la forma del recipienteque los contiene. Sus moléculas presentan la mayor energía cinética. Su volumen es

variable es decir el volumen de un gas puede aumentar Expansión volumétrica otambién el volumen de un gas siempre se debe a un cambio de Presión o a un cambiode temperatura.Los gases son muy comprensibles y son menos densos que los líquidos y sólidos.Todo gas se puede Licuar, es decir pro enfriamiento puede pasar al estado líquido, para licuar un gas se necesita llegar a una temperatura y presión determinada, esta




temperatura y presión se denomina Temperatura y presión crítica. Por ejemplo elhidrógeno licua a – 253,7° C y el oxígeno a – 183° C.

Nota: Se debe tener presente que el término Gas y Vapor no son iguales. Gas es todaaquella sustancia que su estado natural es el estado gaseoso, ejemplo el hidrógeno,el oxígeno, el aire, etc. Vapor es toda sustancia líquida o sólida que por acción del

calor ha pasado a la forma de un gas se debe tener en presente que los vapores secondensan por enfriamiento, son ejemplos de vapores: el alcohol, los vapores de plomo, vapor de hierro, etc.

RESUMIENDO: CARACTERÍSTI

CASSÓLIDO LIQUIDO GAS

Fuerza que predomina

Cohesión Equilibrio entecohesión yrepulsión

Repulsión

Forma Constante Variable VariableVolumen Constante Constante VariableDistancia entre susmoléculas

Pequeña Intermedia Grande

Densidad Alta Intermedia BajaMovilidad de susmoléculas

Pequeña Intermedia Grande

Difusión Prácticamentenula

Lenta Extraordinariamente alta

D. Estado Plasmático o Estado Ionizado:Es el estado más abundante de la materia, consta de sólidos, líquidos y gasessometidos a muy elevadas temperaturas, alrededor de dos millones de gradoscentígrados, a esta temperatura los átomos de la materia absorben una gran cantidadde calor y los electrones de los átomos se escapan fuera de él, formándose la materiaen forma de iones, los iones positivos son los núcleos atómicos y los iones negativosson los electrones. Existe plasma en el Sol, en las estrellas, en las chispas eléctricas,en las auroras boreales, en el gas interestelar, en el cinturón de Van Allen, etc. Otradefinición de plasma es que el cuarto estado de la materia, es energético y seconsidera al plasma, como un gas cargado eléctricamente (ionizado) conformado demoléculas, átomos, electrones y núcleos; estos últimos provenientes de átomosdesintegrados. (Sistema eléctricamente neutro: densidador de carga positiva ynegativa son prácticamente iguales).En la actualidad se le puede almacenar utilizando campos magnéticos.

SólidoTemperatura elevada

(2 millones °C)

Líquido

Gaseoso Plasma

5. TRANSFORMACIONES EN LA NATURALEZA:

Dentro de la naturaleza existen fenómenos establecidos. A este tipo de fenómenos sele conoce con el nombre de transformaciones.




Se define transformación como aquel cambio, aquel fenómeno que sufre la materia porla acción de una energía.Se debe tener presente que todo fenómeno que ocurre en la naturaleza es gracias a laintervención de una energía.Dentro de la naturaleza se conoce 4 tipos diferentes en la naturaleza:

A. F. Físico: Es aquel cambio pasajero superficial que sufre un cuerpo, donde la estructuramolecular del cuerpo no se va alterar, sólo se modifica las propiedades físicas.Todo fenómeno físico tiene como propiedad reversible, ejemplo; la formación delarco iris en el firmamento (la descomposición de la luz), la dilatación en los metales,el cambio de estado de un cuerpo, el desplazamiento de un cuerpo, el movimientode un ventilador.

Cambios de estado físico:

La materia tiene la propiedad de cambiar de estado, fenómeno físico que consiste enla transformación en el ordenamiento molecular experimentado por un cuerpo comoconsecuencia de la absorción o pérdida de calor bajo determinada condiciones detemperatura y presión.

Consideraciones: Durante la ejecución de un cambio de estado de la temperatura y presión permanecen constantes.

Todo cambio de estado implica la desaparición de ciertas propiedades y laadopción y modificación de otras.

Un cambio de estado efectúa bajo determinados valores de temperatura y presión.La temperatura de cambio de estado puede ser modificada si varía la presión.

En un cambio de estado la cantidad de calor que ingresa o sale no altera latemperatura.

La materia puede cambiar de estado físico, de dos formas posibles:

Cambios Endotérmicos:Un cambio endotérmico es aquel cambio que se produce cuando la temperatura delcuerpo aumenta, es decir el cuerpo absorbe calor, absorbe energía y se produce elcambio de estado, son cambios endotérmicos: fusión, vaporización, sublimación progresiva, etc.

Cambios exotérmicos:Un cambio exotérmico es aquel cambio en donde la temperatura del cuerpodisminuye, es decir el cuerpo se enfría, pierde calor, pierde energía, son cambiosexotérmicos: licuación, solidificación, sublimación regresiva o deposición.

Simbología de los cambios de estados de la materia.




FUSIÓN VAPORIZACIÓNT. de fusión punto de

LÍQUIDOSÓLIDO

punto de T. críticaSOLIDIFICACIÓN LICUACIÓN

SUBLIMACIÓN REGRESIVAO DEPOSICIÓN

PLASMA

SUBLIMACIÓN PROGRESIVA

GAS

congelamiento

ebullición

Fusión: Paso del estado sólido al líquido que sufren los cuerpos como consecuenciadel incremento de temperatura.Vaporización: Tenemos:

- Evaporación: Es aquel paso espontáneo de las moléculas de un líquido al estadode vapor que se produce a cualquier temperatura y sin la intervención del calor. Laevaporación se debe a la energía cinética molecular y se caracteriza por ser un proceso lento y ocurre básicamente en la superficie libre del líquido.- Ebullición:Es el paso del líquido al estado de vapor producido a una temperaturadeterminada y debido al calor que ingresa a esa temperatura. La ebullición es un

proceso violento y forzado que ocurre en toda la masa líquida.Licuación: Paso del estado gaseoso al estado líquido, por otra parte es convenienteatribuir el término condensación cuando se trata de pasar del estado de vapor alíquido.

Solidificación: Paso del estado líquido, al estado sólido.

B. F. Químicos:Es aquel cambio profundo que ocurre en la estructura, donde se va a modificar laestructura molecular del cuerpo, el cuerpo cambia sus propiedades físicas y tambiénsus propiedades químicas.

Los fenómenos químicos tiene la propiedad de ser irreversibles, ej. La combustiónde una hoja de papel, la oxidación de los metales, la putrefacción de la materiaorgánica, la fermentación de los alimentos, la elaboración de la gasolina a partir del petróleo, la elaboración de productos domésticos como jabones, champú, pastadental, telas, esmaltes.

C. F. Alotrópicos (Alotropía):Es aquel fenómeno donde un elemento puede presentarse en la naturaleza de 2 o másformas diferentes. A cada estado diferente del elemento se le denomina alotropía.




O

OxígenoDiamante

CarbonoAzufre rombico

2 O

OzonoGrafito

CarbonoAzufre prismático

3

D. F. Nucleares:Es aquel cambio o transformación que sufre el núcleo de un átomo,donde este núcleo va a transformarse en otro núcleo diferente gracias a la acción de bombardeo de partículas.

Todo proceso nuclear gobernado mediante una ecuación, dada por el físico alemánAlbert Einstein.

2cm E E = energía liberada del átomo.M = masaC = velocidad de la luz.

C = 300 000 km/sC = 3 103 km/sC = 3 108 m/sC = 3 1010 cm/s

6. Propiedades de la materia:Las sustancias se caracterizan por sus propiedades individuales y algunas veces únicas.Las propiedades de la materia se pueden agrupar en:

A. Propiedades generales Son aquellas características que son comunes a toda materia que se encuentra en lanaturaleza, depende de la masa y gozan de la propiedad aditiva, entre estas tenemos:a. Extensión: Propiedad por la cual todo cuerpo ocupa un lugar en el espacio.

Debido a esta propiedad toda materia puede ser medida, y el espacio que ocupase llama volumen.

b. Inercia: Propiedad por la cual la materia es inerte, es decir, no puede cambiar suestado de reposo o de movimiento, mientras no intervenga una fuerza externa.

c. Impenetrabilidad: Mediante esta propiedad se determina, que el lugar ocupado

por un cuerpo no puede ser ocupado al mismo tiempo por otro.d. Porosidad: Propiedad por la cual todos los cuerpos poseen en el interior de sumasa, espacios que se llaman poros o espacios intermoleculares, que pueden ser:visibles a simple vista (corcho, esponja, ladrillo, piedra, pómez, etc.), invisibles asimple vista (tiza, poros del vidrio, metales como: oro, plata, cobre, etc.).

Núcleo A + partícula ---------- núcleo B




e. Divisibilidad: Propiedad por la cual la materia puede ser dividida en partículascada vez más pequeñas, sin perder sus propiedades. Esta división se puedeefectuar por:- Procedimientos mecánicos: en partículas- Procedimientos físicos: en moléculas- Procedimientos químicos: en átomos.

f. Ponderabilidad o Peso: Propiedad por la cual todo cuerpo está sujeto a las leyesde la gravitación, es decir, goza de las propiedades de atracción mutua conrespecto a los otros cuerpos. A esta propiedad se debe el peso de los cuerpos.

g. Indestructibilidad: Esta propiedad se basa en el principio de conservación de lamateria que dice: “La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma en eltranscurso de los fenómenos”

B. Propiedades Particulares: Son una serie de atributos que permiten diferenciar a lassustancias, no dependen de la masa, ni gozan de la propiedad aditiva, tenemos:

a. Color: Propiedad de la materia de tener una característica particular. Así, la lechees blanca, el agua es incolora.

b. Olor: Propiedad de la materia de presentar un aroma característico o ser inodorasin olor. Al presentar un aroma esta puede ser: agradable como el perfume de lasflores, o desagradable como el de las cosas podridas.

c. Sabor: Propiedad por la cual la materia puede ser: dulce, salada, ácida, insípida oamarga. Así, el chocolate es dulce, el limón amargo.

d. Brillo: Propiedad de la materia, que se caracteriza de reflejar (brillantez) oabsorber (opacidad) la luz. Por ejemplo: el espejo.

e. Dureza: Propiedad de la materia, en que algunos cuerpos ofrecen resistencia a serrayados por otros. El cuerpo más duro es el diamante, y entre los blandos está eltalco.

f. Maleabilidad: Propiedad por la cual algunos cuerpos se dejan reducir a láminasmuy delgadas, tenemos: oro, plata, platino, etc.

g. Ductibilidad: Propiedad por la cual un cuerpo puede convertiste en hilo.h. Tenacidad: Propiedad de la materia, en que algunos cuerpos ofrecen resistencia

a ser rotos por torsión o atracción. El metal más tenaz es el hierro, el que le siguees el cobre.

- Torsión: Es el efecto y acción de torcer- Tracción: Es la acción de estirar un cuerpo material, para romperla.i. Compresibilidad: Propiedad de los gases que permite reducir su volumen j. Tensión superficial: Propiedad de los líquidos, fuerza necesaria para mantener

en equilibrio una película de un líquido.k. Viscosidad: Propiedad de la materia gas o líquido (fluidos), de presentar

resistencia a los cuerpos que se mueven en su seno.l. Elasticidad: es la propiedad de los cuerpos sólidos para deformarse cuando sobre

el cuerpo se ejerce una fuerza, terminada dicha fuerza el cuerpo puede volver yretornar a su estado inicial.

m. Dispersibilidad: Propiedad inherente a cuerpos gaseosos, por lo cual un gastiende a ocupar el mayor espacio posible.

C. Propiedades Físicas y Químicas:




El calor, punto de fusión, punto de ebullición y densidad son ejemplos de las propiedades físicas de una sustancia. Una propiedad física se puede medir y observarsin modificar la composición o identidad de la sustancia. Por ejemplo, es posibledeterminar el punto de fusión del hielo calentando un trozo de él y registrando latemperatura a la cual se transforma en agua. Pero dado que el hielo difiere del aguasólo en apariencia y no en composición, peste es un cambio físico; se puede congelarel agua para recuperar el hielo original. Así, el punto de fusión de una sustancia es una propiedad física. De modo similar, cuando se dice que el helio es más ligero que elaire, se hace referencia a una propiedad física. Por otro lado, el enunciado "el hidrógenogaseoso se quema en presencia de oxígeno gaseoso para formar agua" describe una propiedad química del hidrógeno porque para observar esta propiedad se debe realizarun cambio químico, en este caso la combustión. Después del cambio, los gasesoriginales, hidrógeno y oxígeno, habrán desaparecido y todo lo que quedará será agua. No es posible recuperar el hidrógeno del agua por un cambio físico como la ebullicióno la congelación del agua.

Cada vez que el lector prepara un huevo cocido para el desayuno, está provocandocambios químicos. Al ser sometido a una temperatura aproximada de 100°C, tanto laclara como la yema experimentan reacciones que modifican no sólo su aspecto físicosino también su composición química. Al ser comido, el huevo cambia su composiciónquímica de huevo por efecto de sustancias presentes en el estómago llamados enzimas.Esta acción digestiva es otro ejemplo de un cambio químico. La forma específica enque este proceso se realiza depende de las propiedades químicas de los alimentos y delas enzimas implicadas.

D. Propiedades extensivas e intensivas (extrínsecas – intrínsecas)Todas las propiedades medibles de la materia pertenecen a una de dos categorías: propiedades extensivas y propiedades intensivas. El valor medido de una propiedadextensiva depende de la cantidad de materia considerada. La longitud, la masa y elvolumen son propiedades extensivas. A mayor cantidad de materia, mayor masa. Losvalores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar, por ejemplo: dos piezasde alambres de cobre tendrán juntas una masa combinada iguala a la suma de las delos dos alambres separados, y el volumen ocupado por el agua contenida en dosrecipientes es la suma de los volúmenes de agua de cada uno de los recipientesindividuales. El valor de una cantidad extensiva depende de la cantidad de materia.El vallo medido de una propiedad intensiva no depende de cuánta materia se considera.

La temperatura es una propiedad intensiva. Supóngase que se tienen dos recipientes deagua de la misma temperatura. Si se mezclan en un recipiente grande, la temperaturaserá la misma. A diferencia de la masa y el volumen, la temperatura no es aditiva.

EJERCICIOS PROPUESTOS N° 1

01.Se denomina materia a todo aquello que:

1. Tiene masa2. Solamente sufre cambios pasajeros o fenómenos físicos3. Ocupa un lugar en el espacio4. Solamente sufre cambios profundos o fenómenos químicos5. Impresiona nuestros sentidosDe las afirmaciones anteriores, solamente son ciertas:




a) 1,2 y 3 b) 2,3 y 4 c) 3,4 y 5 d) 1,3 y 5 e) todas

02.La alotropía es:

a) La combinación de un elemento con otro en más de una proporción b) El cambio de estado de gas a sólido sin pasar por el estado líquidoc) El cambio de estado de sólido a gas sin pasar por el estado líquidod) La existencia en un mismo estado físico de dos o más formas del elementoe) La combinación de un elemento con más de una proporción.

03.Referido a los estados generales de la materia se afirma lo siguiente:

1. En el estado gaseoso predomina la cohesión molecular2. Los sólidos son comprensibles3. Los líquidos por enfriamiento se solidifican

4. Los sólidos son muy difusibles5. Los gases presentan forma y volumen definido

De las afirmaciones anteriores, son ciertas solamente:

a) 1,2 y 4 b) 2,3 y 5 c) 1,3 y 4 d) todas e) N.a.

04.El estado gaseoso se caracteriza porque:

1. Es el estado de la materia que presenta mayor desorden2. Es el estado de la materia que presenta la máxima densidad3. Sus moléculas presentan movilidad mínima4. En este estado predomina la repulsión molecular5. Son poco comprensibles


a) 1 y 3 b) 2 y 4 c) 3 y 5 d) 1 y 4 e) todas

05.Son cambios exotérmicos:1. Licuación 2. Sublimación 3. Fusión 4. Cristalización 5. Deposición


a) 1 y 2 b) 2 y 3 c) 1,4 y 5 d) 4 y 5 e) 1 y 5

06.Son fenómenos químicos:

1. Combustión 2. Dilatación 3. Vaporización 4. Oxidación 5.Sublimación


a) 1 y 2 b) 1 y 4 c) 3 y 5 d) 2 y 4 e) 2 y 5




Referidos a cambios de Estados físico

07.Proceso de vaporización seguida de condensación

08.Paso de un gas a líquido por enfriamiento

09.Paso de un sólido a gas sin pasar por el líquido

10.Cuando un líquido por enfriamiento se convierte en sólido

11. Paso de un sólido a líquido por calentamiento

a) Sublimación b) Congelación c) Destilación d) Fusión e)Licuación

12.La sublimación es una propiedad que caracteriza a pocas sustancias orgánicas. ¿Cuál delas sustancias que vienen a continuación, la poseen?

a) Acetona b) antraceno c) Naftaleno d) Fenol e) Benceno

13.Cuáles de los siguientes cambios son fenómenos químicos:

I. Quemar un papelII. Emisión de una partícula alfaIII. Formación de agua a partir de sus elementosIV. Sublimación de NaftalenoV. Transformación de S4 en S6

Solo son ciertas:

a) II y IV b) III y V c) I y V d) III y V e) I y III

14.En una botella a medio llenar, se introducen cuatro pedazos pequeños de hielo y luego

se cierra. Sin considerar los límites del sistema, diga Ud. ¿Cuantas fases existen?a) 3 b) 4 c) más de 4 d) 1 e) 2

15.Son propiedadesextensivas de la materia:I. peso II. Densidad III. Volumen IV. Dureza V. maleabilidad

Solamente son ciertas:

a) I, II, III y VI b) I, II, III, IV y VI c) II, IV y Vd) I, III y VI e) todas

7. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA:Lamateria se puede clasificar en 2 grupos; como materia homogénea y como materiaheterogénea.




MATERIA

A. Homogénea

B. Heterogénea

1. Sustancias Puras

2. Soluciones o disoluciones(Mezcla homogénea)

Metales No metalesGases Nobles

Iónicos

Moleculares

a) ElementosQuímicos

b) CompuestosQuímicos

Mezclas HeterogéneasEmulsionesSuspensionesColoídes

A. Materia Homogénea: Es aquella que solamente está formada por un solo tipo desustancias, presenta uniformidad ante la observación visual, todo lo que es materiahomogénea presenta un orden, una estabilidad.La materia está constituida por sustancias y por mezclas homogéneas.

1. Sustancias. Son los materiales que constituyen a los cuerpos y están formadas pormoléculas.Siempre debe presentar fórmulas:Toda sustancia presenta propiedades físicas y químicas establecidas.Una sustancia tiene la propiedad de presentar una composición definida.La sustancia a su vez se puede subdividir en elementos y compuestos.

a) Elementos químicos. Se denomina elemento a las sustancias más simples de lanaturaleza, están constituidos por moléculas Homo atómicas.Los elementos químicos pueden ser representados mediante símbolos.Ej.: Au, Ce, S, F, Ag, Diamante, grafito, etc.Los elementos no pueden ser simplificados en sustancias simples.Actualmente se conoce 109 elementos.

109 elementos

no metalesmetales gases nobles

b) Compuesto Químicos. Sustancias constituidas de moléculas que contienen en suestructura átomos obtenidas por la combinación de los elementos. De acuerdo alnúmero de elementos que constituyen la moléculas pueden ser: binarias, temarias,cuaternarias, etc. Según sean de dos, tres, cuatro elementos.




Los compuestos se clasifican en inorgánicos como el ácido sulfúrico (H2SO4)cloruro de sodio (NaCl) que son aproximadamente 100 000 y en orgánicos, quesobrepasan los tres millones tenemos el metano, el propano, etc.

2. Soluciones o Disoluciones: Que son sistemas homogéneos (mezclas homogéneas)de una sola fase formada por partículas de soluto disueltas en un solventedeterminado. Ejemplo: una solución de cloruro de sodio disuelta en agua.

a) Mezclas Químicas.Se define a la mezcla como las asociaciones o combinacionesde 2 ó más sustancias, donde los componentes se mezclan uniformemente. Setiene presente que jamás puede existir reacción química entre los componentes dela mezcla.

Características generales de una mezcla:

- Sus proporciones son variables (pueden ser la más variada descomposición).- Sus propiedades varían según la clase y proporciones de sus compuestos.- Sus componentes se pueden distinguir fácilmente.- Sus componentes que lo forman presentan sus propiedades características físicasy químicas

- Sus componentes se pueden separar por medios físicos y mecánicos.

En la naturaleza se conocen dos tipos de mezclas:

Mezclas homogéneas y Mezclas HeterogéneasAgua + Alcohol Agua + Aceite

Mezclas Homogéneas. Es aquella que presenta uniformidad ante la observaciónvisual, una mezcla homogénea se caracteriza porque sus componentes estánformadas de una sola fase, es decir presentan una masa uniforme, compacta. Ej.:

El acero Fe + C = M.H. SólidaAmalgama: Metal + Hg = M.H. SólidoAleación: Cu + Sm: Bronce = M.H. Sólido

Ej.:Ácido Muriático:BCL + Agua = M.H.Líquido: Los procesos químicos se pueden separar.

Vinagre:CH3COOH + Agua = M.H.Líquido por destilación

Aire:O2 + N2 + CH4 +.......... etc. = M.H.Se puede separar por Licuación.




Mezclas Heterogéneas. Es aquella en donde los componentes no se puedenmezclar uniformemente, cada componente forma su propia fase en la mezcla. Unamezcla heterogénea tiene la propiedad que sus componentes se pueden distinguira simple vista, cada componente puede volver a ser fácilmente mediante procesosmecánicos.

Fe + S = Se pueden separar por imanación.Arena y piedras = se puede separar por Tamizada (por medio de una red)Agua y tierra = Se puede separar por Filtración.

B. Materia Homogénea.Es aquella que está constituida por varias sustancias pero se puede notarvisualmente una composición variable, es decir la materia heterogénea estáformada por varias fases o varias regiones y cada región conserva sus propiedades.Ej.:

Un reloj y una carpeta, una piedra, una computadora, ventilador, etc.Sistemas Dispersos (Dispersiones).Se denomina dispersión a la mezcla en la cual todas las partículas se disuelven ose distribuyen en un medio homogéneo.Una dispersión es una mezcla que aparentemente es homogénea peroobservándola en un microscopio resulta ser una mezcla heterogénea.Ej.:La sangre, la mayonesa (es un coloide).Toda dispersión presenta 2 fases:

Fase dispersa. Es el medio donde se mueven las partículas más grandes(partículas dispersas)Fase Dispersante. Es el medio o fase más abundante en este medio van a circularlas partículas más pequeñas (disuelve fase dispersa).

Fase dispersa

Fase dispersante

Las dispersiones pueden ser de 3 tipos diferentes.1) Emulsión.Es aquel sistema disperso donde la fase dispersa y la fase dispersante

son 2 líquidos inmiscibles (no se pueden mezclar).Ej.:Agua y aceite.

2) Suspensiones.Es aquella dispersión que está formada de una sola fase sólida yde una fase líquida, y la fase sólida, presenta partículas relativamente grandes, que pueden caer por acción de su propio peso.Ej.:




Vaso de jugo: El agua es la fase dispersante y la fruta es la fase dispersa.Sedimentación: Cuando las partículas caen por su propio peso.

3. Coloides o Soles. Un coloide es una dispersión en donde la fase dispersa es muy pequeña y solamente puede ser vista con el microscopio.

El término Coloide fue usado por Thomas Graham en 1861; procede de Kolla = colay eidos = similar.

TABLA DE SISTEMAS COLOIDALES

Fase dispersa( 1 )

Medio dedispersión ( 2 )

Nombrecomún

Ejemplos

Gas Líquido Espuma sólida Crema batida, clara de huevo batida, espuma de cerveza

Gas Sólido Espuma sólida Piedra pómez, espuma de poliuretano, jabonesflotantes.

Líquido Gas Aerosollíquido

Nubes, nieblas vapor, rocío

Líquido Líquido Emulsión Leche, mayonesa, crema,asfalto de carretera.

Líquido Sólido Emulsiónsólida

Jaleas, gelatina, mantequilla, perlas IcaO2 y H2 O ) , o palo(Si O2 y H2 O )

Sólido Gas Aerosol sólido Humo, polvo, en el aire

Sólido Líquido Sol La mayoría de las pinturas,almidón disperso en agua,ciertas tintas, jaleas ogelatina, leche de magnesia,Au, S, Fe2O3, AgCl en agua;etc.

Sólido Sólido Sol sólido Muchas aleaciones,diamantes negros, gemas decolor.

(1) La fase dispersa está constituida por las partículas coloidales.

(2) El medio de dispersión está constituida por la materia continua donde se esparcenlas partículas coloidales.La unidad angstrom (1A) es igual a 10-8 cm.

Las dispersiones coloidales presentan dos características importantes:1. Efecto Tyndall2. Movimiento Browniano




EFECTO TYNDALL:Consiste en que las partículas coloidales dispersan la luz cuando la trayectoria del rayode luz incide en la dispersión coloidal en ángulo recto. Este es un método paradiferenciar la dispersión coloidal de una solución verdadero (de especies moleculares

o iónicas), pues esta última no dispersa la luz.MOVIMIENTO BROWNIANO:Fue observado por primera vez por el botánico inglés ROBERT BROWN en 1828 yconsiste en que en el ultramicroscopio (observación microscópica de los pequeños puntos de luz dispersada por un coloide), las partículas coloidales son vistas como pequeños y brillantes relámpagos de luz que se mueven rápida e irregularmente. Estemovimiento de las partículas coloidales se debe al bombardeo que sufren de parte delas moléculas del medio de dispersión. El movimiento browniano explica la estabilidad

(no separación) de las partículas dispersas de los sistemas coloidales, aún en aquelloscasos en que estas partículas son más densas que las del medio de dispersión o mediodispersante.La dispersión coloidal, sistema coloidal o simplemente coloide es un tipo especial dedispersión, (se llama dispersión a la interpenetración o difusión de las moléculas degases, sólidos y líquidos en moléculas de naturaleza similar) pues también sondispersiones las soluciones verdaderas (o simplemente soluciones) y las suspensionesgruesas (o simplemente suspensiones).

Como toda dispersión está formada por una fase dispersa (partículas dispersas dediámetro pequeño) y un medio de dispersión (materia continua grande), la diferenciaentre estas tres tipos de dispersiones se resume así:

Propiedad Solución Dispersión Global Suspensión

Diámetro promediode las partículasdispersas

Menores de 10 A 10 – 10000 A Mayores de 10 000 A

Comportamiento conrespecto a la gravedad

No sedimenta(movimiento cinético)

No sedimenta(movimiento browniano)

Sedimenta (bajo lainfluencia de lagravedad)

Comportamiento conrespecto a la luz

Transparente Por lo común,transparente uopaca.(Efecto Tyndall).

Traslúcida u opaca

Filtrabilidad No filtrable No filtrable Filtrable

Homogeneidad Homogénea En el límite Heterogénea




Número de fases presentes

Una Dos Dos

Ejemplo: Azúcar o sal en agua Suspensión dealmidón, lechemagnesia, etc.

Arcilla en agua

Nota: Se debe tener presente que a escala macroscópica las dispersiones puedenconsiderarse como sistemas homogéneos pero a nivel microscópico las suspensiones ycoloides serian sistemas heterogéneos. Además se debe tener presente que a los coloidesde les debe de definir como un tipo de dispersión y no como un quinto estado de lamateria.

Muchos materiales que se encuentran en la naturaleza o que se preparan en loslaboratorios no son puros sino mezclas. Uno de los mayores problemas de los químicoses la separación de las mezclas en sus componentes. Esto se realiza mediante procesosfísicos, tales como:

a) Destilación:Proceso de separación de un líquido de un sólido (u otro líquido) porevaporación del líquido y luego la condensación del vapor.

b) Cristalización: Proceso de formación de un sólido cristalino de una soluciónhomogénea en base a la disminución de solubilidad del sólido.

c) Extracción: proceso de remoción de un sólido o un líquido de una mezcla por el usode un solvente, en el cual la sustancia es más soluble.

d) Filtración: Proceso de remoción de material suspendido de un líquido, pasando lasuspensión a través de un filtro.

e) Centrifugación: proceso de remoción del material suspendido de una solución por

medio de una centrífuga.f) Sublimación: proceso de vaporización y condensación de un sólido (no todos los

sólidos se subliman).

g) Cromatografía: proceso de separación de los componentes de una mezcla por lasdiferentes tendencias de los componentes de ser absorbidos sobre una superficie defase estacionaria y al pasar la mezcla sobre y a través de ella. Ej.: Cromatografía de papel, de copa fina, de gases, etc.

8. DIVISIÓN DE LA MATERIA:La materia se divide en:

MATERIA




(todo aquello que constituyeen el mundo físico)

CUERPO( porción limitada de materia

y que tiene forma)

PARTÍCULA( porciones más pequeñas de

materia)

... visibles a simple vista

MOLÉCULA( porciones pequeñísimas de

materia )... invisibles a simple vista yal microscopio

ÁTOMO ... mínima porción demateria

A. Cuerpo: Es toda porción limitada de materia y que tiene una forma determinada.Ejemplo: tintero, pizarra, mesa, carpeta, silla, botella, vaso, etc.

Diferencia entre cuerpo y sustancia: Tanto el cuerpo como la sustancia tiene peso yocupa un lugar determinada en el espacio; pero; En el cuerpo, se considera principalmente la forma;En la sustancia, se considera su manera de ser, de obrar, es decir, su constitución.

Ejemplo:

- Tintero de vidrio vidrio:ciatansuserointt:cuerpo

- gota de aceite aceite:ciatansusgota:)esferico(cuerpo

- puerta de madera madera:ciatansus puerta:cuerpo

- sortija de oro vidrio::ciatansuserointt:cuerpo




De modo que es posible la existencia de:

a) Cuerpos diferentes hechos de la misma sustancia:Ejemplos:

- Varios objetos de vidrio hecho de formas diversas: vaso, copa, botella, tintero, etc.- Alhajas de oro: sortija, anillo, esclava, cadena, etc.- Madera trabajada en diferentes formas: mesa, carpeta, silla, ventana, puerta, pupitre,etc.- Varios utensilios de cocina hechos de aluminio: olla, tacho, sartén, cafetera,azucarero, espumadera, cucharón, etc.

b) Cuerpos semejantes formados por diversas sustancias:Ejemplos:

- Monedas que pueden ser de oro, plata, niquel, bronce, cobre, etc.- Ventanas que pueden ser de aluminio, madera, fierro, etc.- sortijas que pueden ser de oro, plata, cobre, etc.- Platos que pueden ser de plata, cobre, loza, vidrio, porcelana, etc.

B. Partícula: son porciones pequeñas de materia, visibles a simple vista que se obtienen por medios mecánicos (trituración, tamizado de cernido, pulverización). Ejemplos:harina, sal refinada, aserrín, etc.

C. Molécula: Son porciones pequeñísimas de materia (son porciones mucho más pequeñas que las partículas) que se obtienen por procedimientos físicos.Ejemplos: La evaporación del agua por acción del calor, la disolución de la sacarosaen agua, etc.Las moléculas son invisibles a simple vista y aún en el microscopio, sin embargoexisten por sus propios medios y participan de las propiedades del cuerpo.

D. Átomo: Es la mínima porción de materia a la que se puede llegar por procedimientos químicos.

9. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA:En el año de 1789 el químico francés ANTOINE LAVOISIER en su obra titulada"TRATADO ELEMENTAL DE QUÍMICA", establece la verdadera naturaleza de lacombustión, y el carácter cuantitativo de las reacciones químicas y el principio deconservación de la materia.

ENUNCIADO: "En todo cambio, la cantidad de materia siempre permanece, lamateria no se crea ni se destruye, sólo se transforma".

Las numerosas investigaciones cuantitativas relacionadas con la ley de LAVOISIER,llevaron pronto al convencimiento de que todo elemento se puede combinar con otrossolamente en determinadas proporciones pondérales.

III. ENERGÍA




Resulta difícil dar una definición de lo que es energía, sin embargo el hecho de medirlaconduce a varios caminos. La energía es una parte fundamental del Universo la cualfísicamente se ha comprobado que posee masa.

1. DEFINICIÓN:Se define Energía como todo aquello que tiene la capacidad de efectuar o producir untrabajo mecánico. Físicamente se ha comprobado que energía es equivalente a trabajo.

Donde:

W E W : TrabajoE : Energía

Químicamente se define la energía como todo aquello que es capaz de producir uncambio o transformación en la materia. Por ejemplo: el carbonato de Calcio por accióndel calor puede transformarse en óxido de calcio y dióxido de Carbono.

CaCO3 calor CaO + CO2

En todo fenómeno físico o químico existe cambio de energía, las que son estudiados por la termodinámica.

2. CLASES:A. E. Mecánica (w):Aquella se produce por un cambio de volumen al aplicar una presión

externa.w = P V = F x

B. E. Potencial (Ep):Es la que poseen los cuerpos, por la posición que ocupan.

Ep = mg h

C. E. Cinética (Ec):Debido al movimiento de los cuerpos.

Ec = mv2 2

D. E. Calorífica (q):Es aquella que se produce por una diferencia de temperaturas.q = m Cp T

Dónde: Cp: calor específico;T: diferencia de temperatura

E.E. Eléctrica (ε): Producida por el paso de la corriente eléctrica a través de un cuerpo.

ε = R I 2 tF. E. Radiante (E): Asociada a las radiaciones electromagnéticas.

E = hv Dónde: v: frecuencia de la radiación

G. E. Nuclear:Producida por reacciones de fusión y fisión nuclear.




H. E. Química: producida por reacciones químicas espontáneas, como la combustión,oxi – reducción, etc.

I. Otras formas no convencionales de energía, son la eólica, solar, etc.

3. INTERRELACIÓN MATERIA Y ENERGÍA:Durante muchos años, los científicos creyeron que la materia y la energía se distinguían por la presencia de masa en la materia y por la ausencia de ella en la energía. En el añode 1905 ALBERT EINSTEN, hizo resaltar que la energía también tiene masa; según esto,que la luz es atraída por la materia a causa de la gravitación universal; esto fuecomprobado por los astrónomos; quienes observaron que un rayo de luz que se propagabadesde una estrella lejana hacia la tierra, es desviada cuando pasa cerca del sol.

Einstein predijo en 1905 que el contenido de energía era directamente proporcional a sumasa. E m, y la constante de proporcionalidad predicha es la velocidad de la luz alcuadrado, esto es:

E = mc2,Donde:

m = mfinal – m inicial (defecto másico) (kg, g)c = velocidad de la luz (3x108 m/s)E = Energía (Joule)

Esta predicción de la relación entre materia y energía surgió en 1939 al inducirartificialmente y por primera vez, la conversión de un elemento en otro mediante la fisiónnuclear. Con esta reacción Otto Hahn convirtió la materia en energía de acuerdo con la predicción de Einstein según la cual la materia y la energía son una misma entidad, aunqueen diferentes formas.

Por lo tanto, la materia puede considerarse como energía congelada, mientras que laenergía parece ser una forma transitoria de la materia.

4. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA:Autor: Joule – Mayer

"La cantidad total de Energía en el Universo permanece constante. La energía no se creani se destruye, solo se transforma".

5. PROBLEMAS SOBRE ENERGÍA:1. Se tiene un objeto que tiene una masa de 5 kg y se traslada con una velocidad de 7 m/s.

Calcular la energía de dicho objeto.




m = 5 Kg. 2

2mvC

V = 7 m/s 2)/7)(5( 2 smkg

C

Joules smkg C 5,122/ 22

2245

2. Se tiene un helicóptero que tiene una masa de una tonelada que se mueve a unavelocidad de 50 m/s y está volando desde una altura de 400 m. Calcule la energía que posee dicho helicóptero.

h = 400 Ep = 1000. 10. 400 m. g. hm= 1000 kg. Ep = 4000000 J ó 4 M J

g = 10 2 2v.m2 250.1000C 500

V = 50 m/s J125000022500.1000

C ó 1,25 M J

m = Ep + Ecm = 4000000 + 1250000 = 5250000 J ó 5,25 M J

106 J = Mego Joule

Peso = 40 N Ep = m g hh = 20 m Ep = peso.h

Ep = 40 N x 20 mEp = 800 NmEp = 800 J

3. Se tiene un satélite que está colocado en órbita sobre la tierra este satélite tiene unamasa de 2 TM y viaja a una velocidad de 50 m/s alrededor del planeta suponiendo quedicha nave se encuentre a una altura de 5000 m. Calcule su energía total.

22mv

C Ep = m . g . h

2)50(2000 2

C Ep = 2000 x 10 x 5000

2)2500(2000

C Ep = 100000000 J

J C 2500000 M = C + P M = 2500000 + 100000000M = 102500000 JM = 1,025 x 108 JM = 102,5 M J




4. En los procesos nucleares la materia se convierte en energía, una de las aplicaciones máscomunes es la fabricación de bombas atómicas.Calcule usted cuanta energía se podría liberar en una explosión nuclear en donde 20 g demateria se convierte en energía.

Exprese su respuesta en Joule y en Ergios.

materia energía

Albert Einstein = mc2

= (20 g) (3 x 1010 cm/s)2 = (20 g) (9 x20 cm2/s2)

= 20 g. 9 x20

cm2

/s2

= 18 x 1021 g. cm2/s2 = 18 x 1021 erg

1410

121 10181018 7 x xergios xergios

Joule

IV. EQUIVALENCIA DE ENERGÍA:1 Joule = 107 ergios1 cal = 4,184 Joule

1 Kcal = 1000 cal1 M J = 106 Joule1 K J = 1000 Joule

Problemas:1. Determine usted hasta que temperatura se podría calentar de agua que se encuentran a

una T0 de 200C y aprovechando el calor suministrado por un horno que es equivalentea 5000 J.

5000 J

1500g H O 1500g H O2 2

( 20 C ) ( T )2o

Q = m Ce At C g cal Ce oO H /1

2 cal1195xJ5000 J184,4cal1

Q = m Ce At

1195 cal = (1500 g) (1 cal/gC) AtC79,0At

)Cg/Cal1)(g1500(Cal1195




2. Se produce una explosión nuclear en donde se liberó 45 x 1019 erg. de energía. Si lamasa inicial fue de 4g. Qué % de materia se ha convertido en energía.

E 45 x 10 erg.19

m = 4g = m c2

2s/2cm2010x9ergios1910x45

2)s/cm1010x3(ergios1910x45

2cm

m = 5 x 10- 1 g = 0,5 g

4 g 100 % g4%100xg5,0x

0,5 x x = 50/4 = 12,5 %

7. Se hacen explotar 2,000 kg de dinamita, generándose 1,99915 kg de productos dereacción. ¿Cuál es la energía generada por interconversión con la materia?

Solución:El defecto másico es:m = 1, 99915 – 2,000

m = - 0, 00085 = - 8, 5 x 10- 4 kgLuego:

E = (- 8,5 x 10 – 4 kg) (3 x 108 m/s)2 E = - 76,5 x 1012 J

El signo negativo indica energía emitida o que la reacción es exotérmica.

EJERCICIOS PROPUESTOS N° 201.Una sustancia química es la

materia:

a) Formada por una solaclase de átomos

b) Gaseosac) Líquida, que como el

agua de mar contiene variassales disueltas

d) Formada por una solaclase de moléculas

e) De alto peso molecular

02. Diga Ud. que expresión es

incorrecta:a) Energía cinética es la

energía de un cuerpo que semueve

b) Materia es todoaquello que posee masa

c) La teoría atómica sedebe a Dalton

d) Isotopo es el elementoque tiene el mismo númeroatómico y la misma masa

e) La temperatura mide laintensidad calorífica




03.Una mezcla es un conjunto de doso más sustancias que secaracterizan porque:

1. Sus proporciones son fijas yconstantes

2. Sus componentes no se puedendistinguir fácilmente

3. Sus componentes se puedenseparar por medios físicos ymecánicos

4. Cada uno de sus componentesconserva sus propiedadescaracterísticas físicas yquímicas

5. Está constituida por una solafase

De las afirmaciones anteriores,son ciertas solamente:

a) 1 y 2 b) 2 y 3 c) 3 y4 d) 4 y 5 e) todas

04.Si se tiene lo siguiente:

El material Q es un polvo gris quese puede separar por una magnetoen un polvo negro y en otroamarillo; y cuando se calienta seobtiene un material sólido R queno es atraído por la magneto yfunde completamente para formarun líquido que es homogéneo

Que afirmaciones son correctas:I. Q es una sustancia pura II. Res un elementoIII. Q es una mezclahomogénea IV.R puede ser un compuesto

Sólo son ciertas:

a) I y II b) III y IV c) soloIII d) solo IV e) N.a.

05.Son dispersiones coloidales:

1. Leche 2. Tinta 3.Pintura 4. Gelatina 5.Glostora


a) 1,2 y 3 b) 2,3, y 4 c) 3,4 y5 d) 2,4 y 5 e) Todas

06. Referido a las dispersiones seafirma lo siguiente:

1. Las partículas dispersas delestado coloidal son más

pequeñas que las partículasdispersas de la suspensión.2. Tanto la solución como el

coloide no sedimentan porreposo

3. El coloide y la suspensióndispersan la luz

4. El coloide y la solución presentan solamente una fase

5. La solución y la suspensión sonhomogéneas

De las afirmaciones anteriores sonciertas solamente:

a) 1,2 y 3 b) 2,3 y 4 c) 3,4 y5 d) 2,3 y 5 e) 1,3 y 4

07. El método más fácil para separar

convenientemente una mezcla deaceite y vinagre es:a) Por Absorción b) Porfiltración c) Por sublimaciónd) Por decantación e) Pordisolución

08. Se quiere separar una mezcla quecontiene agua, acetona sal arena.¿Cuál es la mejor sucesión de procedimientos a seguir?

a) Decantación – destilación – cristalización b)centrifugación – cristalización – filtración




c) cristalización – centrifugación – tamizado d) sublimación – destilacióne) destilación – cromatografía – decantación

09.De los siguientes compuestosmencionados a continuación.¿Cuál de ellos se puedenconsiderar como COLOIDE?

a) Solución de NaCl b) Gasolinac) Gelatina d) Pisco e) Vidrio

CONFRONTACIÓN:

10.Se origina por el arreglo ordenadode átomos y moléculas( )

11. Es un sistema heterogéneo solo alultramicroscopio ( )

12.Es la última unidad material queinterviene en las reaccionesquímicas ( )

13.Es el último constituyente de lamateria que conserva sus propiedades ( )

14.Conglomerado de moléculas en unnúmero más o menosgrande ( )

a) Átomo b) Molécula c)Partícula d) Cristal e)Coloide

15.Para dividir a los átomos a sus partículas elementales se utiliza:

1) Medios mecánicos 2) mediosfísicos 3) medios químicos4) medios magnéticos o nucleares5) bombardeos nucleares

De las afirmaciones anterioressolamente son ciertas:

a) 3,4 y 5 b) 4 y 5 c) 2 y5 d) 1 y 2 e) N.a.

16. Proposiciones:

1. El cuerpo se diferencia de lasustancia en su forma

2. Las partículas son porciones demateria más pequeñas que lasmoléculas

3. Al evaporar agua es posibleobtener moléculas de agua

4. Triturando una molécula deagua es posible obtener átomos

de hidrógeno y oxígeno5. El átomo es la mínima porciónde materia


a) 2, 3 y 4 b) 1,3 y 5 c) 1,2 y5 d) 1,2 y 4 e) 2,3 y 5

17. La ecuación de Einsten es: E =mc2 ¿cuál de las siguientesafirmaciones es incorrecta alrespecto?

a) La energía se puedeexpresar en Joules o ergios

b) La materia se puedeconvertir en energía y viceversa

c) La masa se puedetransformar en energíad) La energía está asociada

a una cantidad de masae) Todas las expresiones

anteriores son correctas.

18. La energía que se debe almovimiento de electrones es:

a) E. Nuclear b) E.Potencial c) E. Fotoeléctrica d)E. Eléctrica e) E. Calorífica




MEDICIONES COMUNES ENQUÍMICA – FACTORES DE

CONVERSIÓN

19.Es la energía que poseensustancias debido a su estructuramolecular:

a) E. Cinética b) E.Potencial c) E.Mecánica d) E.Atómica e) E. Química

20. Determinar la masaequivalente a una energía de 36 x1013 Joule.

a) 2 g b) 4 g c) 2

kg d) 4 kg e) 1 kg21. Determine la energía en ergios que

se obtiene al desintegrartotalmente un gramo de unasustancia radiactiva.

a) 9 x 1011 b) 9 x 1010 c) 9 x 1023

d) 8 x 1020 e) 9 x 1020

22. Cuando estalla TNG (Trinitroglicerina) se liberan 8 1013 ergios. ¿Cuál es la masa formadaen energía?

a) 8,88 g b) 8,88 x 10 – 7

c) 0,88 x 10 – 7 d) 1000 e) N.a.

1. MEDICIÓN EN QUÍMICA:La Química es una ciencia

experimental y por tanto estárelacionada con cosas que se pueden medir.

UNIDADES DE MEDICIÓN:Unidades de S.I.: En 1960 la conferencia general de pesas y medidas, la autoridadinternacional en lo que respecta a unidades, propuso una revisión y modernización delsistema métrico llamado sistema internacional (S.I.) de unidades cuadro N° 1. Loscuales son 7 unidades SI básicas a partir de las mismas pueden derivarse las demásunidades necesarias.

Como las unidades métricas, las unidades SI cambian en múltiplos de 10 y se denotamediante una serie de prefijos los cuales se muestran en el cuadro N°2.

CUADRO N° 1: Unidades SI básicas

Magnitud Física Nombre de launidad Símbolo

Longitud metro mMasa Kilogramo k




Tiempo segundo sCorriente eléctrica Ampere A

Temperatura Kelvin KCantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa Candela cd

Unidades suplementaria de S.I.: Angulo plano: radian rad

CUADRO N° 2: Prefijos utilizados en sistema SI.

MÚLTIPLOS

PREFIJO SÍMBOLO SIGNIFICADO EJEMPLO

Exa E 1018 1 Exámetro (Em) = 1018 mPeta P 1510 1 Petametro (Pm) = m1015 Tera T 1210 1 Terametro (Tm) = m1012 Giga G 910 1 Gigametro (Gm) = 910 mMega M 610 1 Megametro (Mm) = 610 mKilo K 310 1 Kilómetro (km) = 310 m

Hecto h2

10 1 Hectómetro (hm) =2

10 mDeca da 110 1 Decámetro (dam) = 110 m

SUBMULTIPLOS

Deci d 110 1 Decímetro (dm) = 110 mCenti c 210 1 Centímetro (cm) = 210 mMili m 310 1 Milímetro (mm) = 310 m

Micro 610 1 Micrómetro (m) = 610 m Nano n 910 1 Nanometro (nm) = 910 mPico p 1210 1 Picometro (pm) = 1210 mFemto f 1510 1Femtómetro (fm) = 1510 mAtto a 1810 1 Attometro (am) = 1810 m

Ejemplos:

1. Magnitud: masaUnidad: Kilogramo (seexpresa en función de gramos)

1 kg = 10 3 g1 pg = 10 – 12 g

2. Magnitud: TiempoUnidad: segundo

1 Ps = 1015 s1 ns = 10 – 9 s

3. Magnitud: EnergíaUnidad: Joule





1kJ = 103 J1 j = 10 – 6 J

2. MEDICIONES COMUNES ENQUÍMICA:Son aquellos parámetros físicoscomo: la densidad, peso específico, presión y temperatura, que sonindispensables para el estudiocompleto de la química y que nos permite resolver problemas principalmente de gasesestequiometría, soluciones, etc. sinninguna dificultad.

A. Volumen (V):El volumen de un cuerpoirregular se determina enlaboratorio, y en el caso de uncuerpo regular se puededeterminar por medicionesdirectas.El volumen de cuerpos regulares,en función de su geometría, secalcula mediante:

Geometría rectangularV = a x l x h Geometría cúbicaV = a3 Geometría esféricaV = 4 r 3

3La unidad derivada SI es el metro

cúbico (m3

). Son unidadesrelacionadas:1 dm3 = 10 – 3 m3 1 cm3 = 10 – 6 m3

Otra unidad común es el litro (L),equivalente a:

1 L = 1000 mL = 1 dm3 1 m3 = 103 L1 mL = 1 cm3

B. Densidad: Relación entre lamasa y el volumen de un cuerpo,también se dice que la masa deun cuerpo por unidad devolumen.

v

mab s

cuerpodelvolumenvcuerpodelmasam

cuerpodelabsolutadensidadabs

Densidad relativa ( r): Relación entre la densidadabsoluta de un cuerpo y la deotro tomado como patrón.Para los líquidos y sólidos setoma como patrón el aguacuya densidad absoluta es 1

g/cc y 6,24 lb/pie3 y para gasesla densidad del aire 1,29 g/L.

O H

absr r

2

r : Densidad relativaabs : Densidad absoluta

del cuerpo

O H 2 : Densidad del agua

EJEMPLO:Determinar la abs y la r de uncuerpo de 60g y 40 cc.

RESOLUCIÓN: Densidad absoluta:

abs =cc g

vm

4060 =1,5 g/cc

cc g abs /5,1

Densidad relativa:

r =

O H

ab s

2 = 5,1

/0,1/5,1

cc g cc g

r = 1,5





C. PESO ESPECÍFICO:Peso porunidad de volumen de un cuerpo.

V W

abs

cuerpodelvolumenV

gravedadxmasacuerpodel pesoWcuerpodelespecífico pesoabs

Peso específico relativo (p.c):Peso de un cuerpo sobre el pesode igual volumen de agua. Sedenota también como: g.e, sp -gr.

O2Habse.g

g.e = peso específico relativodel cuerpo:

aguadel específico peso

cuerpodel específico peso

O H

abs

2

La densidad relativa y el peso

específico relativo no tienenunidades.

EJEMPLO:Hallar el peso específicoabsoluto y la gravedad específicade un cuerpo de 0,4 lb y 8,64 plg3.Si O2H = 1 g/cc = 62,4 lb/pie3

Resolución:Datos: W = 0,4 lb, V = 8,64 plg3 (1 pie3/1728plg3) = 5 x 10-3 pie3 Luego el peso específicoabsoluto es:

VW

abs = 333

pielb80 pie10.5lb4,0

O2H 80 lb/pie3 Gravedad específica (g.e):

g.e. = O2Habs

= 28,1 pie/lb4,62

pie/lb803

3

g.e. = 1,28

DENSIDAD DE UNA MEZCLADefinición: Relación de la masa

total entre el volumen total de lamezcla o aleación:

Total

Total

n

nm V

mV V V V mmmm

321

321 ;

,Vm 111 etc,Vm 222

etcV m ,211

etcV m ,211

Total m : Masa total;

Total V Volumen total;

m : Densidad de la mezcla.

EJEMPLO:Calcular la densidad de unamezcla si se sabe que la sustanciaA es el agua y tiene un volumen de

FÍS

Acerca de David Pari Achata:Bachiller en educación Universidad Nacional del Altiplano PunoLic. en educación con mención en la especialidad de biología físicaquímica y laboratorios Universidad Nacional del Altiplano PunoPROFESOR DE LA ACADEMIA ISAAC NEWTON Y CIRCULO FIQUIMAT PPROFESOR DE LAS ACADEMIAS PREUNIVERSITARIAS DE PUNO Y JULI




CIENCIA TECNOLOGÍA Y AMBIENTE

PROBLEMAS PROPUESTOS

Próximas publicaciones: Manual de feria de ciencias(experimentos)

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Geología escolar

Física II

Química orgánica Razonamiento verbal

Razonamiento matemático

Gracias al auspicio de:

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