SEMANA 1 QUIMICA- DIVISION- MATERIA-ENERGIA

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DIVISION DE LA QUIMICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
 
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
QUIMICA
Dr. Abel Inga Díaz
Química (palabra que podría provenir del árabe kēme (kem, كيمياء), que significa ‘tierra’) es la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. 
Química 
“La química es una ciencia que tiene por finalidad no sólo descubrir, sino también, y sobre todo, crear, ya que es el arte de hacer compleja la materia. Para captar la lógica de la reciente evolución de la química, hay que retroceder en el tiempo y dar un salto atrás de unos cuatro mil millones de años”. 
“El estudio de la materia y los cambios que implica”. 
Jean-Marie Lehn. Premio Nobel de Química en 1987
Raymond Chang.
Es la ciencia que estudia la composición, estructura y las propiedades de la materia
Umland y Bellama. 2000
Ciencia que trata de la constitución, propiedades y transformación de la materia. 
Babor Ibarz. 1986
Comprender, identificar, analizar y explicar las propiedades, estructuras, propiedades físicas, químicas de los compuestos inorgánicos y los procesos de reacción.
OBJETIVOS
Observación
Representación
Interpretación
La química ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de la civilización.
Es la base fundamental de casi todas las ciencias.
Cualquier aspecto de nuestro bienestar material depende de la Química.
Contribuye en nuestro sustento al fabricar productos químicos que incrementan la calidad y cantidad de los alimentos, así como su conservación.
Contribuye con la medicina, en la fabricación de los fármacos como las vitaminas, anestésicos, hormonas y por último nos hace más fácil ala vida al facilitarnos materiales y productos.
IMPORTANCIA
DIVISIÓN DE LA QUÍMICA
Química General
Química Descriptiva
Química Inorgánica
Química Orgánica
Química Analítica
Química Aplicada
Química
QUÍMICA GENERAL
Estudia las propiedades comunes de todos los cuerpos y las leyes a las que están sometidos los cambios que se efectúan.
QUÍMICA DESCRIPTIVA
QUIMICA ORGÁNICA
También conocida como química del carbono, estudiar al carbono y los diferentes compuestos que forma.
QUÍMICA INORGÁNICA
Estudia todos los elementos de la tabla periódica, sus compuestos de la combinación de los mismos.
QUIMICA ANALITICA
	Identifica,	separa	y	cuantifica	las	sustancias
	presentes	en	una	muestra	material,	o	los
elementos presentes en un compuesto químico.
Incorpora los principios de la química a nuestra vida cotidiana.
Con este objetivo en mente, la química aplicada puede abordar múltiples campos de especialización, siendo los más conocidos:
Agroquímica: Aplicación de la química al sector agrícola, a fin de mejorar y optimizar todos los procesos relacionados.
Química farmacéutica: Aplica los conocimientos químicos y biológicos para la creación de fármacos.
Petroquímica: Se centra en todos los procesos químicos referentes a la obtención y refinamiento del petróleo o gas natural.
Electroquímica: Es la rama de la química que se basa en la transformación de la energía eléctrica y la energía química.
QUIMICA APLICADA
MATERIA Y ENERGIA
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
QUIMICA
Dr. Abel Inga Díaz
MATERIA
Es todo aquello que tiene masa y que ocupa un lugar en el espacio. La materia es de lo que están hechos todos los objetos materiales.
Materia
Compuesto
Homogéneas
Heterogéneas
Sustancias puras
Mezclas
Elemento
Cambios físicos
Cambios químicos
 oxígeno
 oro
 hierro
 sal
 bicarbonato de sodio
 azúcar
 refresco
 gasolina
 aire
 polvo
 arena
 vinagreta
Clasificación de la Materia 
SUSTANCIA
Es la materia que tiene composición y propiedades definidas también se les llama sustancias puras. 
Características 
Fase homogénea.
La composición de la materia es la misma en toda la muestra.
La temperatura a la cual funde o hierve es siempre igual.
Existen dos tipos de sustancias puras
Elementos. 
Compuestos. 
Los elementos se combinan en proporciones definidas.
Las propiedades no varían.
ELEMENTOS
Cuando todos los átomos que constituyen un sistema material son idénticos, el agrupamiento recibe el nombre de elemento químico.
Mercurio (l) átomo de Hg
No se descomponen químicamente en otros elementos.
Sus propiedades no varían.
ELEMENTOS
Unidos entre sí formando innumerables grupos atómicos, generalmente de pocos átomos, llamadas moléculas: oxígeno (O2), hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), etc. 
Sin unirse con otros y muy separados entre sí (gases como el neón o el radón) Gas neón 
Juntos y ordenados en redes cristalinas (hierro, diamante) 
En el hierro los átomos se disponen así:
Los átomos de un elemento químico pueden estar:
COMPUESTOS
Agrupación de átomos diferentes. 
Cuando los átomos que constituyen un sistema material son diferentes, el aglomerado formado se llama compuesto químico.
 Los átomos pueden estar:
Unidos en agrupaciones formando moléculas del compuesto (agua, amoníaco, etc.) 
O constituyendo estructuras iónicas cristalinas (cloruro sódico o sal común, carbonato de calcio, etc.). 
Tanto los elementos como los compuestos reciben el nombre general de sustancias puras o, simplemente, sustancias, con propiedades fijas que las diferencian unas de las otras (propiedades físicas, como la densidad o la temperatura de fusión, y propiedades químicas, como su reactividad con otras sustancias).
Es una porción de materia formada por dos o más sustancias 
Características 
La composición varia de una muestra a otra.
Los componentes son químicamente diferentes y mantienen sus propiedades en la mezcla.
No funden o hierven a una temperatura definida y característica.
Se puede separar mediante procesos físicos.
tipos
Homogénea.
Componentes uniformemente mezclados.
Una sola fase.
También se les llama soluciones.
Heterogénea 
Los componentes no se mezclan uniformemente.
Tiene más de una fase.
Mezclas 
PROPIEDADES FÍSICAS
Son aquellas que se pueden medir u observar sin alterar la composición de la sustancia 
Color
Olor
Sabor
Densidad
Punto de fusión
Punto de ebullición
Dureza
Solubilidad
Conductividad
Propiedades Extensivas
Las propiedades dependen de las cantidades
Propiedades Intensivas
Las propiedades no dependen de las cantidades
Propiedades extensivas
Propiedades intensivas
PROPIEDADES QUÍMICAS
Aquellas que pueden ser observadas o medidas dependiendo de la habilidad de las sustancias para reaccionar y formar una nueva sustancia que tiene propiedades diferentes. 
Ejemplo: combustión del carbón
HCl + NaOH NaCl + H2O
Formación de una sal
ESTADOS DE LA MATERIA
Sólido
Estado sólido
En el estado sólido los cuerpos tienen un volumen casi invariable (incompresibilidad) debido a que sus partículas (átomos, iones o moléculas) están prácticamente en contacto, por lo cual no se pueden aproximar más.
La forma de los sólidos es también invariable, porque sus partículas están perfectamente ordenadas ocupando posiciones fijas en estructuras tridimensionales repetitivas llamadas cristales. 
Las partículas no están quietas en sus posiciones sino que vibran sin cesar, tanto más intensamente cuanto mayor es la temperatura. 
Si ésta llega a ser lo suficientemente alta (temperatura de fusión) las partículas pierden sus posiciones fijas y, aunque siguen muy juntas, desaparece la estructura cristalina, exclusiva de los sólidos, para transformarse en líquidos. 
El volumen de los líquidos es prácticamente invariable, porque las partículas, aunque no forman una estructura fija como en el caso de los sólidos, se mantienen, como en ellos, relativamente juntas. 
Los líquidos pueden fluir, ya que sus partículas, al tener libertad y no ocupar posiciones fijas, pueden desplazarse por los huecos que aparecen entre ellas, permitiendo el movimiento de toda la masa líquida.Un chorro líquido entra en la botella y adopta su forma, sus partículas están muy separadas y pueden "fluir". Las partículas del bloque de hielo no pueden entrar. 
ESTADO LÍQUIDO
Estado gaseoso
Los gases se difunden hasta ocupar todo el recipiente que los contiene porque, tienen sus partículas muy separadas moviéndose caóticamente en todas direcciones. 
El movimiento de cada partícula no se verá perturbado mientras no choque con otra partícula o con las paredes del recipiente. Por esta razón, los gases acaban ocupando todo el volumen del recipiente. 
Los innumerables choques pueden ejercer un empuje tan grande sobre las paredes que éstas pueden llegar a romperse.
La forma de los gases es variable, adoptan la de cualquier recipiente que los contenga.
El volumen de los gases es fácilmente modificable porque se los puede comprimir y expandir.
Presionando un gas se disminuye la separación entre sus partículas, cosa que no puede ocurrir en los estados sólido y líquido.
Los gases pueden fluir, por la misma razón que en el caso de los líquidos. Los líquidos y los gases reciben por ello el nombre genérico de fluidos.
EL ESTADO DE PLASMA
Los átomos normalmente están en estado neutro: la carga positiva del núcleo es igual a la carga negativa de los electrones.
La agitación de un gas aumenta cuando absorbe calor. Si el calor absorbido es suficiente, los electrones de los átomos son arrancados y la materia queda ionizada, diciéndose que está en estado de plasma. 
Es plasma todo gas incandescente formado por átomos (a veces moléculas) convertidos en iones positivos y electrones negativos, y todo en continua agitación. Dentro de ese gas pueden quedar también algunos átomos y moléculas sin ionizar (partículas neutras).
Ejemplos de gases en estado de plasma son:
Algunas zonas de las llamas, el gas de los tubos fluorescentes, el aire que se encuentra en el recorrido de un rayo.
La materia que forma las estrellas también está en estado de plasma.
CAMBIOS DE ESTADOS 
S Ó L I D O
L Í Q U I D O
G A S E O S O
Sublimación indirecta
fusión
vaporización
sublimacion
solidificación
condensación
CAMBIOS DE ESTADOS 
PUNTO DE FUSIÓN: El proceso de cambio de estado SÓLIDO a estado LÍQUIDO.
PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN: El proceso de cambio de estado a LÍQUIDO. estado SÓLIDO
PUNTO DE EBULLICIÓN: El proceso de cambio del estado LÍQUIDO a estado GASEOSO. 
PUNTO DE CONDENSACIÓN: El proceso de cambio de estado GAS a estado LÍQUIDO.
PUNTO DE VOLATILIZACIÓN: El proceso de cambio de estado SÓLIDO a estado GAS.
PUNTO DE SUBLIMACIÓN: El proceso de cambio de estado GAS al estado SÓLIDO.
 Separación de Mezclas 
DECANTACIÓN: Para una mezcla sólido – líquido, se separa las sustancias por diferencias de densidades.
FILTRACIÓN: mediante un filtro (pieza agujereada). Detiene las sustancias en suspensión y dejar pasar el líquido.
 Separación de Mezclas 
DECANTACIÓN: 
Para líquido no miscibles. Se separa las sustancias por diferencias de densidades.
LIQUIDO - LIQUIDO
PIPETA 
Aspira el líquido menos denso
 Separación de Mezclas 
DESTILACIÓN: 
Para líquido miscibles. Se separa las sustancias por diferencias de puntos de ebullición
Materia 
Ley de la conservación de la Materia
	La Materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.
En una reacción química, la suma de las masa de los reactivos siempre es igual a la suma de las masas de los productos
Energía 
Todos los cambios físicos y química están acompañados de energía. Ejemplos: Para un cambio de estado la sustancia debe absorber o liberar energía, tu cuerpo necesita energía para realizar sus actividades diarias, los automóviles necesitan energía para moverse y funcionar, etc. 
En todos los procesos la energía está presente de alguna forma. 
Energía. Es la capacidad para realiza un trabajo o para transferir calor 
Energía 
	Forma de energía	Fuente
	Energía calorífica	Combustión de carbón, madera, petróleo, gas natural, gasolina y otros combustibles.
	Energía eléctrica	Plantas hidroeléctricas o termoeléctricas.
	Energía química	Reacciones química.
	Energía hidráulica	Corrientes de agua.
	Energía eólica	Movimiento del aire.
	Energía nuclear	Ruptura del núcleo atómica mediante la fisión nuclear.
	Biomasa	Cultivar plantas y quemarlas para producir energía.
	Energía lunar	Potencia de las mareas
	Energía geotérmica	Fuerzas gravitaciones y radiactividad natural en el interior de la tierra (géiseres y volcanes).
	Energía radiante	Onda electromagnéticas (ondas de radio, rayos luminosos, etc.)
 
Así pues, la energía puede manifestarse en diferentes formas y transformarse de una a otra. A continuación se muestra una tabla con diversas formas de energía y su fuente.
Energía 
Ley de la conservación de la energía
	Todos los cambios físicos y químicos involucran energía, pero esta energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
Sol Fusión
Energía radiante
CO2 + H2O
O2 
Fotosíntesis en los vegetales verdes
Glucosa
Respiración animales
MASA
La masa es una magnitud relacionada con la cantidad de materia que tiene un objeto, es decir podemos medirla. 
El peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto.
Por ejemplo la masa de un astronauta es igual en la tierra y en la luna. Su peso es la sexta parte que pesa en la tierra.
Volumen
Es una propiedad general de la materia, que se define como el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio
V=πr2h
1L = 1000 cm3
1cm3 = 1ml
DENSIDAD
La densidad, relaciona la masa de la sustancia con el volumen que ocupa.
 	 = m/v
UNIDADES : kg/m3 ; g/cm3
Peso específico 
 	Pe = peso /v
Densidad relativa
 	r = Densidad de una sustancia a Tº/Densidad de agua a 4 ºC
Temperatura 
La temperatura es la magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo e indica el sentido en que fluye el calor.
Calor es la energía que pierde o gana en ciertos procesos (es un flujo de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas). 
Temperatura 
Las escalas de temperatura que se emplean en los estudios científicos son las escalas Celsius y Kelvin.
El agua se congela
Temperatura normal del cuerpo
310
37
98,6
El agua hierve
Temperatura 
Las escalas de temperatura que se emplean en los estudios científicos son las escalas Celsius y Kelvin.
K = ºC + 273,15
ºC = 5/9 (ºF – 32)
ºF = 9/5 (ºC) + 32