Serie 2 - Sistemas materiales - Victoria Chiarotto

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SERIE
DOS 
SISTEMAS MATERIALES
CBC SAN ISIDRO
— QUÍMICA — 
1
¿A qué llamamos MATERIA?
Cualquier ente material (o «cosa») que ocupa un lugar en el espacio (tiene volumen) y tiene masa.
¿Qué estudia la QUÍMICA?
Es la disciplina que estudia la composición(naturaleza), las propiedades y las transformaciones de la materia.
Una porción limitada de materia se denomina CUERPO
¿Qué es una TRANSFORMACIÓN FÍSICA?
En un proceso físico NO hay cambios en la sustancia (no hay alteración en la composición química, es decir, en las moléculas). 
Ocurren en relación al volumen, forma o incluso al estado de agregación. 
Se pueden detectar a partir de la observación o midiendo al cuerpo en cuestión.
H2O (s) → H2O (l)
H2O (l) → H2O (g)
CO2 (s) → CO2 (g)
Au (l) → Au (s)
La letra entre paréntesis indica el estado de agregación del compuesto
(s) = sólido
(l) = líquido
(g) = gas
(ac o aq) = en 
solución acuosa
¿Y una TRANSFORMACIÓN QUÍMICA?
En un proceso químico se producen cambios en el tipo de moléculas pero no en el número y clase de átomos (los átomos se reordenan sin modificar su número ni su clase)
4 Fe (s) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s)
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g)
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
LÍQUIDO
Adoptan forma del recipiente. 
Ligeramente compresibles. 
Las moléculas se deslizan entre sí libremente. 
Las fuerzas de atracción entre partículas son de menor intensidad. 
Alta densidad. 
SÓLIDO
Forma y volumen propios o definidos.
Ordenamiento regular.
Virtualmente incompresibles. 
Las moléculas presentan vibraciones alrededor de posiciones fijas. 
Las partículas se atraen con gran intensidad. 
Alta densidad. 
GAS
Carecen de forma y volumen propios.
Son muy compresibles.
Las moléculas se mueven libremente. 
Las partículas se atraen con muy poca intensidad. 
Baja densidad.
TEORÍA CINÉTICA-MOLECULAR de la materia
 A finales del siglo XIX, los físicos L.E. Botlzmann y J.C. Maxwell, de forma independiente, postularon que: 
Las partículas que constituyen la materia se encuentran en movimiento, es decir, poseen energía cinética (Ec).
La energía cinética es mayor cuanto mayor es la temperatura, por lo tanto a mayor temperatura las partículas se mueven a mayor velocidad (Ec=1/2m.v2). 
Entre las partículas que constituyen la materia existen fuerzas de atracción. A medida que las partículas se acercan aumentan las fuerzas de atracción. 
 En un SÓLIDO las partículas se mantienen unidas en una distribución organizada con escasa libertad de movimiento, siendo la atracción entre ellas muy intensa de modo tal que su energía cinética no es suficiente para que se deslicen. Tienen forma y volumen propio. 
 En un LÍQUIDO las partículas están muy cercanas pero no se mantienen en posición tan rígida y se pueden mover con respecto a las otras. Las partículas se atraen con menor intensidad que en los sólidos pero esta atracción es suficiente como para que estén cerca una de las otras. Tienen volumen propio 
 En un GAS las partículas están muy alejadas unas de otras de modo tal que las distancias que las separa son grandes en comparación con el tamaño de las partículas. Las partículas no se atraen entre si, tienen gran libertad de movimiento ocupando todo el espacio disponible. No tienen forma ni volumen propio. 
Esta teoría nos permite explicar los estados de agregación de la materia…
 - Temperatura +
La materia puede pasar de un estado a otro mediante PROCESOS FÍSICOS al absorber o liberar calor.
 Como se mencionó antes, este tipo de transformaciones NO modifican la identidad de la misma. 
CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA
Volatilización
¿Qué es la TEMPERATURA de cambio de estado? 
Es la temperatura a la cual se produce el cambio de estado y es constante durante el cambio de estado . Depende de la sustancia y de la presión. 
PUNTO DE FUSIÓN
Es la temperatura a la cual un sólido se transforma en un líquido a una presión determinada
Depende de la sustancia y de la presión
PUNTO DE EBULLICIÓN
Es la temperatura a la cual un líquido se transforma en un gas a una presión determinada
Depende de la sustancia y de la presión
Cuando el cambio de estado ocurre a una presión igual a 1 atmósfera, se denomina «Punto de Fusión NORMAL» o «Punto de Ebullición NORMAL».
¿A qué se deben estas diferencias?
¿Cuál es la DIFERENCIA entre 
EVAPORACIÓN y EBULLICIÓN? 
EBULLICIÓN
Se produce desde la “superficie” y puede ocurrir a cualquier temperatura
Se produce en toda la masa líquida a una temperatura denominada «Punto de Ebullición» que depende de la sustancia y de la presión
EVAPORACIÓN
PROPIEDADES DE LA MATERIA
PROPIEDADES INTENSIVAS
PROPIEDADES EXTENSIVAS
DEPENDEN de la CANTIDAD de materia
NO DEPENDEN de la CANTIDAD de materia
Son características de la materia 
Masa
Peso
Volumen
Superficie
Longitud
Densidad 
Punto de fusión y ebullición
Propiedades organolépticas (color, sabor, olor, textura y apariencia)
Momento dipolar
Dureza
Conductividad térmica y eléctrica
¿ Qué es la DENSIDAD?
Es el cociente entre la masa de una sustancia y el volumen que ocupa dicha masa: 
ρ = 𝒎/𝒗 
En general, depende de la temperatura debido a que el volumen cambia con la temperatura (a mayor temperatura, mayor volumen y por lo tanto, menor densidad). 
Algunos ejemplos….
En general, la densidad de un sólido es mayor que la densidad de un liquido y ésta es mayor que la densidad de un gas : 
ρsol > ρliq > ρgas
PERO…. 
El agua presenta un comportamiento especial ya que alcanza su máximo valor a 4°C, por tal razón el hielo flota en el agua liquida. 
SISTEMAS MATERIALES
Son una porción de la materia, confinada en una porción de espacio, que se ha seleccionado para su estudio.
Según el número de fases
Según su relación con el entorno
Abierto
Cerrado
Aislado
materia
materia
energía
energía
energía
materia
Abierto
Cerrado
Aislado
Homogéneo (1 fase)
Heterogéneo (2 o más fases)
Homogéneo
Heterogéneo
Una FASE es una porción del sistema con iguales propiedades intensivas. 
se clasifican
¿Cómo determinamos si un sistema es 
homogéneo ó heterogéneo? 
¿Cuál es el límite para diferenciar las fases? El ojo humano? Un microscopio?
A veces, un sistema puede parecer homogéneo y no serlo. Para saber si se trata de un sistema homogéneo ó heterogéneo, se utiliza como criterio el tamaño de las partículas observadas en un ULTRAMICROSCOPIO cuyo límite de resolución es de alrededor de 1 nm (10-9 m).
Por ejemplo…
La sangre a simple vista puede parecer un sistema homogéneo pero si la observamos en un 
microscopio veríamos que está compuesta por distintas células…
 
Es un sistema heterogéneo!
SISTEMAS MATERIALES
HOMOGÉNEOS
HETEROGÉNEOS
SUSTANCIAS 
SOLUCIONES
MEZCLAS
Separación por métodos físicos
Separación por 
métodos físicos
SIMPLES
COMPUESTAS
Separación por métodos químicos
Mezcla homogénea formada por dos o más componentes
Formada por un sólo componente cuya composición es invariable 
No pueden ser descompuestas en otras más sencillas 
Pueden ser descompuestas en otras más sencillas 
¿Se te ocurre algún ejemplo para cada caso?
MÉTODOS DE FRACCIONAMIENTO
SISTEMAS HOMOGÉNEOS
SISTEMAS HETEROGÉNEOS
SUSTANCIAS
SOLUCIONES
Separación de las fases mediante MÉTODOS FÍSICOS
SEDIMENTACIÓN 
Y DECANTACIÓN
CENTRIFUGACIÓN
FILTRACIÓN
TAMIZACIÓN
DISOLUCIÓN
Disminuye el tamaño del poro
Separación de las sustancias mediante MÉTODOS FÍSICOS
CROMATOGRAFÍA
DESTILACIÓN
CRISTALIZACIÓN
TRANSFORMACIONES QUÍMICAS
DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA
ELECTRÓLISIS
2 H2O → 2 H2 + O2
2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2
SUSTANCIAS
SIMPLES
SUSTANCIAS COMPUESTAS
Separación por MÉTODOS QUÍMICOS
¿Qué tipo de método (físico ó químico) te permitiría separar…
Los componentes de una solución de agua y cloruro de sodio (NaCl)?
Los elementos químicos del cloruro de sodio?
SUSTANCIAS
SIMPLES
COMPUESTAS
constituidas por ELEMENTOS QUÍMICOS
átomos
moléculas
moléculas
iones
constituidaspor el MISMO elemento químico
constituidas por DISTINTOS elementos químicos
Para pensar….
 
¿Son sustancias simples ó compuestas?
Metano (CH4)
Ozono (O3)
Calcio (Ca)
Óxido de calcio (CaO)
Azufre (S8)
Glucosa (C6H12O6)
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Fórmula empírica o mínima: representa la mínima relación (de números enteros) entre los átomos de los elementos constitutivos de la molécula de la sustancia.
Fórmula molecular: representa a cada una de sus moléculas, indicando el número y átomos de los elementos constitutivos de una sustancia molecular.
Fórmula estructural o desarrollada: Esta fórmula, además de mostrar el número y átomos de los elementos constitutivos, muestra como están unidos los átomos unos con otros. 
Unidad fórmula: representa la mínima relación (de números enteros) entre los elementos constitutivos de un compuesto iónico (no forma moléculas)
FÓRMULAS QUÍMICAS
La fórmula química es la representación de los elementos que forman una sustancia y la proporción en que se encuentran También puede darnos información adicional como la manera en que se unen dichos átomos mediante enlaces químicos e incluso su distribución en el espacio. 
NaCl
CH
C2H2
H – C Ξ C – H 
Acetileno
Cloruro de sodio
¿VERDADERO O FALSO?
El etino (C2H2) y el benceno (C6H6) tienen la misma fórmula empírica y molecular.
Integrando algunos conceptos…
Qué problema!!!!
En un recipiente se mezclaron H2O (l) y un azúcar, C12H22O11 (s), el cual no se disolvió por completo. 
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
a) La fórmula empírica del azúcar es CH2O.
b) La fórmula empírica del agua no coincide con su fórmula molecular.
c) El azúcar es una sustancia simple.
d) La mezcla tiene dos fases y tres componentes.
e) El agua es un elemento químico.
f) La mezcla resultante es una solución.
g) El agua es una sustancia compuesta triatómica.
h) La densidad de la solución formada es una propiedad extensiva de la misma.
RESUMIENDO…
SERIE 
¿Te animás a armar y compartir tu propio mapa conceptual en http://popplet.com/?
¿Te animás a resolver el crucigrama?
SERIE 
QUÍMICA BÁSICA. Di Risio, C; Roverano, M ;Vazquez, I. 5° edición. CCC Editorial Educando, Buenos Aires 2013. 
TEMAS DE QUÍMICA GENERAL, versión ampliada. Angelini, M y colaboradores. 2° edición (1995), 18° reimpresión. Buenos Aires. Editorial Eudeba, 2015.
QUÍMICA GENERAL, Principios esenciales. Chang, R, 4º edición. Edit. Mc Graw Hill Iberoamericana 2006. 
Guía ampliada de temas de estudio y ejercicios de Química. CBC, Cátedra Única de Química, 2016.
Las imágenes fueron obtenidas de diversas páginas web.
Bibliografía