MATERIA Y ENERGÍA Bqca. Marta Irene Krautmann

Elementos

M A T E R I A

S I S T E M A S M A T E R I A L E s

No se pueden descomponer en Otras más sencillas

Sustancias Puras (prop. intensivas ctes)

Compuestos Se pueden

Sistemas Homogéneos

descomponer en otras más sencillas

(propiedades fcas intensivas y qcas iguales)

Solución

Sistema homogéneo formado por 2 o más sustancias puras

Dispersión Grosera

Sistemas Heterogéneos (diferentes propiedades)

Dispersión Fina

Dispersión Coloidal

Sistema heterogéneo visible a simple vista

Sistema heterogéneo visible al microscopio

Sistema heterogéneo visible al ultramicroscopio

- Sustancia Pura Sistema homogéneo con propiedades intensivas constantes que resisten los procedimientos mecánicos y físicos del análisis. - Sistema Homogéneo Es aquel sistema que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades físicas y químicas (mismas propiedades intensivas).

- Materia Es todo lo que posee masa, y ocupa un lugar en el espacio.

- Compuesto Sustancia pura que se puede descomponer en otras. Esta formada por átomos de diferentes elementos. - Soluto Sustancia en menor abundancia dentro de la solución.

- Solución Sistema homogéneo constituido por dos o más sustancias puras o especies químicas.

- Sistema Material Porción de materia que se aísla para su estudio.

- Simples Sustancia pura que no se puede descomponer en otras. Esta formada por átomos de un mismo elemento.

- Solvente Sustancia en mayor abundancia dentro de la solución. Y

cuyo estado físico es el mismo que el que presenta la solución.

- Sistema Heterogéneo Es aquel sistema que en diferentes puntos del mismo tiene distintas propiedades físicas y quimeras (distintas propiedades intensivas). Presenta solución en su continuidad (superficie de separación).

- Dispersión Grosera Sistemas heterogéneos visibles a simple vista. - Dispersión Fina Sistema heterogéneo visible al microscopio

- Suspensiones Dispersiones finas con la fase dispersante liquida y la dispersa sólida.

0

(10.000.000 A A < partículas < 500000 A).

- Emulsiones Dispersiones finas con ambas fases liquidas.

- Dispersión Coloidal Sistema heterogéneo no visible al microscopio, visible al ultramicroscopio.

PROPIEDADES DE LA MATERIA • Propiedades Físicas Intensivas Extensivas • Propiedades Químicas (dependen de la reactividad de la sustancia cuando se combina con otras sustancias)

• Propiedades intensivas (dependen de la naturaleza de la sustancia pero no de la cantidad de la misma Ej: densidad, punto de ebullición, punto de fusión)

• Propiedades extensivas (dependen de la cantidad de sustancia. Ej: masa, volúmen)

Estados de la Materia - Sólido - Líquido

- Gas

CAMBIOS QUE OCURREN EN LA MATERIA • Cambios Físicos: Cambios de Estado

• Cambios Químicos: Cambios de Estructura

CAMBIOS FÍSICOS CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA

CAMBIOS QUÍMICOS 2Fe

+

3/2 O2

(C6H12O6)n+ 6nO2

Fe2O3

6nCO2+ 6nH2O

TIPOS DE REACCIONES • • • • • •

De síntesis Descomposición Ácido-base Doble sustitución Sustitución simple Óxido reducción

Tabla Periódica de los elementos

MOL: - es la unidad de cantidad de materia - es una unidad química - un mol contiene el Nº de Avogadro de partículas (moléculas, átomos, electrones, protones, etc) Nº de Avogadro: 6.02 x 1023

1 MOL de cualquier GAS contiene : 6,02X1023 MOLÉCULAS y ocupa un Volumen de 22,4 L en condiciones normales de Presión y Temperatura (CNPyT)

EJERCICIOS 1- ¿Cuántos moles de átomos contienen 245,2 g de hierro metálico? 2- ¿Cuántos átomos están contenidos en 4,39 moles de átomos de hierro? 3- Calcular la masa de un átomo de hierro en gramos 4- ¿Cuántos moles de O2 , moléculas O2 y átomos de O están contenidos en 40 g de gas O2 ? 5- ¿Cuántos moles de moléculas contienen 100 g de HCl? 6- ¿Cuál es la masa de una molécula de NaOH? 7- ¿Cuántas moléculas están contenidas en 12 moles de HNO3?

ESTEQUIOMETRÍA

ESTEQUIOMETRÍA La estequiometría describe las relaciones cuantitativas entre los elementos en los compuestos y entre las sustancias cuando sufren cambios químicos (reacción química). Reacción Química: proceso en el cual una o varias sustancias cambian para formar una o más sustancias nuevas. Ecuación Química: es la forma de representar una reacción química

H2 (g)

+ ½ O2 (g)

Reactivos

2 H2 (g)

H2O(l) Producto

+ O2 (g)

2 H2O(l)

LEYES ESTEQUIOMÉTRICAS •

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA (LEY DE LAVOISIER): La materia no se crea ni se destruye. Por lo tanto la cantidad de materia antes y después de la reacción es constante. C + O2 CO2 12 g. de C + 32 g. de O2 44 g. CO2

•

LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES (LEY DE PROUST): Muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y en la misma proporción de masa. CO2 HNO3 Fe2O3

•

LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES (LEY DE DALTON): Si dos elementos pueden combinarse para formar más de un compuesto, la masa de uno de los elementos que se combina permanece constante mientras el otro varía en números enteros. H2O H2O2

CO CO2

CuO2 CuO

Igualación de Ecuaciones Químicas •

KClO3 →

•

Fe2O3 +

KCl H2 →

• NaOH + H2SO4 →

+

O2

Fe +

H2O

Na2SO4 + H2O

Ejercicios 1- El cobre se combina con el azufre para formar un compuesto, se observó que 1g de azufre siempre se combina con 1,985g de cobre. Si para preparar este compuesto se utilizan 10g de azufre I) ¿cuántos gramos de cobre se necesitarían?

II) ¿Qué ley estequiométrica se cumple?

2- Teniendo en cuenta la ecuación: H2SO4 + 8 HI H2S(g) + 4 I2 + 4H2O Determine: I) La masa de HI que reaccionó

II) El número de moléculas de agua que se formaron

III) El volumen de H2S obtenido en CNPyT

3- I) Qué volumen de CO2, medido en condiciones normales, se recogerá cuando 30 g de carbonato de calcio, se descomponen por calentamiento, dando dióxido de carbono y óxido de calcio.

II) ¿Cuántas moléculas de CO2 estarán contenidas en ese volumen determinado?.

III) ¿Cuántos moles de CaO se obtienen?.

4- Qué volumen de O2 en CNPyT se requiere para que reaccione con 14L de CO? CO

+

1\2 O2

CO2

5- Teniendo en cuenta la siguiente ecuación: N2 + 3 H2 2 NH3 Se quiere preparar 340 g de amoníaco. Determine: a- el volumen de nitrógeno necesario en CNPyT

b- los gramos de hidrógeno necesarios

6- Para la siguiente reacción establezca cual es la opción correcta en la Tabla. 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)

Cada a 2 moléculas de SO2

Reacciona con 1 mol de O2

Para dar 2 moléculas de SO3

b 2 moles de SO2

1 molécula de O2

2 moles de SO3

c 128 g de SO2

32 g de O2

160 g de SO3

d 2 moles de SO2

22,4 L de O2

2 moléculas de SO3

7- Calcule la masa de: •

I) una molécula de nitrógeno

•

II) de un átomo de oxígeno

•

III) de una molécula de agua.

•

IV) 11,2 L de oxígeno gaseoso (CNPyT)

•

V) 22,4 L de agua líquida

BIBLIOGRAFÍA • - Chang, R. -Química- Mc Graw Hill. 1992. • - Longo, F. . Química General. Mc Graw Hill. 1986. • -Mahan, B.; Myers, R. - Química - Curso Universitario. Addison Wesley. 1990. • - Masterton, W. ;Slowinky, E. and Staninski - Química General Superior. Interamericana. 1992. • - Russell, J. . Química General. Mc Graw Hill. 1990. • - Whitten, K.; Gailey, D.; Davis, R. . Química General. Mc Graw Hill. 1992.

Resolución de problemas • -Garzón, G. .Fundamentos de Química General . Teoría y Problemas resueltos. 1981. • - Rosenberg, J. . Química General. Teoría y Problemas resueltos. Mc Graw Hill. 1989.

• Dos recipientes A y B de igual volumen contienen números diferentes de moles del mismo gas. El recipiente B contiene cuatro veces más moles que el recipiente A. Si ambos recipientes están a la misma temperatura, determine: • I) ¿Cuál es la relación de la densidad de este gas en el recipiente B con respecto al recipiente A.------------------------------------• II) Como es el número de moléculas en el recipiente B con respecto al recipiente A.

• Cual de los siguientes procesos no es un proceso físico: • • • •

a) congelación b) oxidación c) fusión d) evaporación

ISÓTOPOS

Tabla Períodica de los elementos Tabla periódica de los elementos Tabla periódica de los elementos Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Periodo 1 2 1 H He 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Li Be B C N O F Ne 11 12 13 14 15 16 17 18 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 * Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 87 88 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 7 ** Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 Actínidos ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Metales de Alcalinos Alcalinotérreos Lantánidos Actínidos transición Metales del No Metaloides Halógenos Gases nobles bloque p metales Lantánidos *

COMPOSICIÓN CENTESIMAL • Si se conoce la fórmula de un compuesto, su composición química se expresa como el porcentaje en peso de cada uno de los elementos que la componen. • Ejm: Determine la composición centesimal del agua H2O

- Sustancia Pura Sistema homogéneo con propiedades intensivas constantes que resisten los procedimientos mecánicos y físicos del análisis. - Sistema Homogéneo Es aquel sistema que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades físicas y químicas (mismas propiedades intensivas).

- Materia Es todo lo que posee masa, y ocupa un lugar en el espacio.

- Compuesto Sustancia pura que se puede descomponer en otras. Esta formada por átomos de diferentes elementos. - Soluto Sustancia en menor abundancia dentro de la solución.

- Solución Sistema homogéneo constituido por dos o más sustancias puras o especies químicas.

- Sistema Material Porción de materia que se aísla para su estudio.

- Simples Sustancia pura que no se puede descomponer en otras. Esta formada por átomos de un mismo elemento.

- Solvente Sustancia en mayor abundancia dentro de la solución. Y

cuyo estado físico es el mismo que el que presenta la solución.

- Sistema Heterogéneo Es aquel sistema que en diferentes puntos del mismo tiene distintas propiedades físicas y quimeras (distintas propiedades intensivas). Presenta solución en su continuidad (superficie de separación).

- Dispersión Grosera Sistemas heterogéneos visibles a simple vista. - Dispersión Fina Sistema heterogéneo visible al microscopio

- Suspensiones Dispersiones finas con la fase dispersante liquida y la dispersa sólida.

0

(10.000.000 A A < partículas < 500000 A).

- Emulsiones Dispersiones finas con ambas fases liquidas.

- Dispersión Coloidal Sistema heterogéneo no visible al microscopio, visible al ultramicroscopio.

ESTADOS DE LA MATERIA

SÓLIDO

GAS

LÍQUIDO

MATERIA

PROPIEDADES DE LA MATERIA

• Propiedades intensivas y extensivas. • Propiedades físicas y químicas

Propiedades extensivas • Dependen de la cantidad de sustancia . Masa , volúmen …..

Propiedades intensivas • Dependen de la naturaleza de la sustancia . Densidad, pto.de ebullición…..

Propiedades físicas: son las intensivas

Propiedades químicas: dependen de la reactividad de la sustancia (cuando se combina con otras sustancias)

SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y HETEROGÉNEOS

EJEMPLO