Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Jenrry Pariona I. Química QUÍMICA Definición: es la ciencia experimental de la naturaleza que estudia las características de sustancias por la acción de otra sustancia. Es una ciencia que se basa en hechos y teorías y nace con la observación. División de la química: General: principio o propiedades Descriptiva: Inorgánica: metales ácidos CO2, CO, H2CO3 Orgánica: hidrocarburos C,H,O,N,P,S Analítica: Cualitativa: determina Cuantitativa: cuantifica Aplicada: relación con otras ciencias ejm: Bioquímica, fisicoquímica, etc. Sistema Internacional (S.I) Magnitud - medir: número y unidad. Magnitud básica (fundamental) Magnitudes básicas (fundamental) Magnitud derivada Magnitud Símbolo Magnitud Símbolo 1. Longitud m Área m2 2. Masa kg Volumen m3 3. Tiempo s Velocidad m/s 4. Temperatura K Fuerza N 5. Int. Luminosa Cd Presión Pa 6. Int. de corriente A Energía/trabajo j 7. Cant. sustancia mol Densidad Ko/m3 potencia w Frecuencia H2 LA MATERIA Es todo aquello que se encuentra en el universo, se encuentra en constante movimiento y transformación. Se manifiesta de dos formas, como masa y energía. PROPIEDADES DE LA MATERIA: Propiedades Generales: (todos tienen) Eje: Masa, peso, volumen, inercia, impenetrabilidad-gravedad, porosidad, divisibilidad, indestructibilidad. Propiedades particulares: (algunos tienen) Eje: color, olor, sabor, aroma, maleabilidad, ductilidad, dureza, tenacidad, elasticidad, (metales, gases, líquidos). Propiedades físicas: no altera su composición. Eje: maleabilidad, dureza, expansibilidad, color, sabor, ductilidad, tenacidad, comprensibilidad, olor, etc. Propiedad extensiva: son aquellos que depende de la cantidad de materia. Eje: inercia, volumen, presión en un gas, masa, peso, área, impenetrabilidad. Propiedad intensiva: aquellos que no dependen de la cantidad de materia. Eje: densidad, olor, tenacidad, ductilidad, fragilidad, temperatura de ebullición, sabor, maleabilidad, dureza, resistencia. Propiedades químicas: altera su composición. Eje: oxidación, combustión, fermentación, potencial de ionización, inflamabilidad, reactivad, corrosividad, acidez, Electrolisis, fotosíntesis, digestión, neutralización, etc. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA 1. Mezcla: (No tiene fórmula) es la unión de dos o más sustancias en proporción variable Donde que mantiene sus propiedades y características y se puede separar por métodos físicos tales como: Destilación, filtración evaporación, centrifugación, etc. 1.1 mezcla homogénea: es aquella en la cual cada porción analizada presenta la misma característica, no se puede distinguir a simple vista, (presenta una sola fase). Eje: agua salada, agua oxigenada, agua regia, vinagre, licores, aire, gas natural, aire, acero, amalgama, bronce, latón, etc. 1.2 mezcla heterogénea: es aquella que se puede distinguir a simple vista o microscópica (presenta más de una fase). Eje: agua turbia, agua con aceite, leche, humo, jugos, pintura, jarabe, concreto, sangre, neblina, puñado de polvo, Etc. Métodos de separación de mezclas: (mecánicos y físicos) eje: tamizado, centrifugación, evaporación, decantación, filtración, destilación, cristalización. 2. Sustancias químicas: (Tiene fórmula) es un cuerpo material homogéneo y composición química. 2.1 sustancias simple (elementos): está formado por uno solo tipo de elemento por tanto no puede descomponerse en otras sencillas. Eje: todos los elementos, plata, ozono, fosforo, hidrogeno, diamante, grafito, etc. 2.2 sustancias compuestas: están formados de dos o más elementos diferentes. Eje: agua, etanol, dióxido de carbono, glucosa, sacarosa, etc. Combinación: es la unión de dos o más sustancias en cantidades fijas. Con la perdida de sus propiedades y la obtención de nuevas sustancias. Ejm: pan + gaseosa. Diferencia entre mezcla y combinación: mezcla combinación .Los componentes no sufren en sus propiedades. .No hay reacción química. .Los componentes entran en cualquier proporción. .Los componentes pierden sus propiedades. .Hay reacción química. .Los componentes entran en proporciones fijas y definidas. Cambios: Cambios físicos: son cambios transitorios que no alteran la composición química de la sustancia. (fenómeno físico) Cambios químicos: cambios que alteran la composición de una sustancia. (reacción química) Alotropía: un elemento químico se puede presentar en dos o más estructuras diferentes, razón por la cual sus propiedades serán también diferentes. Jenrry Pariona I. Química Elementos Formas alotrópicas Oxígeno Diatónico (O2), ozono (O3) Carbono Diamante, grafito, fullereno y nanotubo Fósforo Fósforo rojo, fosforo blanco azufre Azufre rómbito, monoclínico y amorfo ESTADO FÍSICO DE LA MATERIA La materia está compuesta por diferentes sustancias con distintas propiedades y características. ESTADO FORMA VOLUMEN Fuerzas intermoleculares Sólido invariable invariable F.C. ˃ F.R. Líquido variable invariable F.C. = F.R. Gaseoso variable variable F.C. ˂ F.R. F.C: fuerza de cohesión. F.R: fuerzas de repulsión. Estado plasmático: es el estado de la de la materia, que se halla a temperaturas muy elevadas y que está constituido por iones y partículas subatómicas. Ej: el sol, las estrellas, etc. CAMBIOS DEL ESTADO Fenómenos físicos y químicos: es sinónimo de cambio o suceso. Fenómeno físico: son transformación transitoria donde no hay alteración estructural y molecular. Eje: congelación de agua, estirar un liga doblar un alambre solo allí cambia su forma. Fenómeno químico: son transformación permanente y reversible por las alteraciones de las sustancias moleculares. Eje: quemar un papel, agriado de la leche, putrefacción de los alimentos, oxidación de hierro, combustible de gas propano, pérdida de electrones. Semana 2 ESTRUCTURA ATÓMICA Átomo: Es la partícula más pequeña de la materia, que mantiene su propiedad. Constituidos por dos partes: (núcleo y la zona extra nuclear). Núcleo atómico: protón (p+) neutrón (n°) Nube electrónica: electrón (e-) Representación de un elemento Fórmulas: TIPOS DE NÚCLIDOS: 1 isotoPos o hílidos: (iso = igual, topo = lugar). Átomo de mismo elemento químico que tiene igual número atómico, pero diferencia número de masa y neutrones. 2 isobAros: (iso= igual, baro= masa) conjunto de átomos que pertenece a diferentes elementos, que poseen igual número de masa. 3 isótoNos: son átomos de elementos diferentes, pero que poseen número de neutrones igual. X 2 Y 2 4 IsoElectronico: igual número de electrones. #e = 10 #e = 10 IONES Catión: de carga positiva (pierde electrón). Anión: de carga negativa (gana electrón). Tema 3 CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Números cuánticos: son parámetros numéricos que describen los estados energéticos. 1. Numero cuántico principal (n) Notación Cuántica 1 2 3 4 5 6 7 Notación (capa) Espectroscópica. k l m n o p Q 2. Número cuántico secundario o Azimutal (l) Tipo de subniveles Valor cuánticaNúmero de orbitales N. Max. De e- 2(2l+1) Sharp (s) L=0 1 2 Principal (p) L=1 3 6 Difuso (d) L=2 5 10 Fundamento (f) L=3 7 14 3. Numero cuántico magnético (m) Orbitales Reempe Orbitales apareados: lleno Orbitales desapareados: semilleno Orbitales vacío: nulo 4. Numero cuántico de Spin (s) Anti horario horario GasSólido Líquido Fusión Solidificación Licuación Vaporización Sublimación Indirecta (Compensación) * Nieve * Granizo * Naftalina * Hielo seco (Dióxido de carbono) * AlcanforSublimación directa (Sublimación) Aumenta temperatura Disminuye temperatura Absorbe energía (calor) Libera energía (calor) Z = #P* * A = #P* + #N° * Z = A - N A = Z + N * #P = #e = Z * #e = Z +(-) q * N° = A - Z Jenrry Pariona I. Química Energía relativa: Er = principal (n) + azimutal (l) Distribución electrónica Consiste en ordenar a los electrones de un sistema atómico. (PAULI) 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p Método simplificado (KERNEL) Formación (AUFBAU) - Sarus Semana 3 Tabla periódica 1. Reseña histórica referente a la tabla periódica de los elementos químicos. A) Jacobo berzelius (1814) clasificó los elementos donde (electronegativos) ganan electrones y (electropositivos) pierden electrones. B) William Proust (1815) propuso que todos los elementos se hallan compuestos de hidrógeno donde que los elementos era números enteros y múltiplos del hidrógeno. C) Dobereiner (1817) ordeno a los elementos en grupos de tres (triadas) D) Newlandas 1865) ordenó los elementos de grupos de 7 de función creciente y de sus masas atómicas. Donde que el octavo elemento tenia propiedades semejantes al primer elemento. E) Mendelelev (1869) ordeno los E° químicos conocidos en función crecientes a sus masas atómicas, se distribuyó los E° en una tabla de 8 columnas. 2. Tabla periódica moderna o ley periódica de Henry Mosley: demostró que las propiedades de los elementos químicos varían en función de su número atómico (Z) 3. Tabla periódica moderna: Diseñado por: Wermer Propuesta por: Ryber Demostrada por: Henry Moseley. Henry Moseley – quien es considerado el padre de la tabla periódica moderna. Dice que: las propiedades físicas y químicas de los elementos son una función periódica de sus números atómicas. 4. Descripción de la tabla periódica moderna por grupos y periodos: Periodo: nivel donde llega la configuración electrónica. Grupo: T. periódica tiene 18 columnas divididas en 8 grupos o familias A y en 8 grupos o familias B, los cuales se enumeran en romanos, según la IUPAC. Que tiene total 16 grupos ordenados. S y P = A En “P” se suma más dos = x+2A D y F = B En “D” se suma más dos = x+2B Obs. Grupo +2 de (8, 9 y 10 es VIIIB) y (11B es IB) y (12B es IIB). F = IIIB 5. Clasificación de los elementos químicos según sus propiedades físicas y químicas. Metales: constituye 80% de los elementos Conductores de electricidad y el calor. Poseen temperatura de fusión variable. Tienen elevado punto de fusión. poseen brillo metálico. No metales: son buenos aislantes térmicos. A temperatura ambiental son sólidos, líquido (Br) y gases. Semimetales o metaloides: aquellos que tienen propiedad física intermedia entre los metales y no metales especialmente en su conductividad eléctrica. 6. Descripción de los elementos químicos por zonas sectores bloques. 7. Ubicación de los elementos químicos en la tabla periódica moderna. Grupo A: n° de grupo = e° (último nivel) Grupo B: n° de grupos = # e° “s” + #e° “d” 8. Propiedades periódicas de los elementos: Tema 5 Funciones químicas inorgánicas Número de oxidación: es un número entero que representa el número de electrones que un átomo gana o pierde cuando forma un compuesto determinado. si sopa sopa pensión se da se fue de paseo s s p s p s d p s d pensión p se fue de paseo s f d p s f d p dase 2He 2s 2p 10Ne 3s 3p 18Ar 4s 3d 4p 36Kr 5s 4d 5p Jenrry Pariona I. Química Clasificación de funciones químicas inorgánicas: Funciones oxigenada: Función hidrogenadas: Nomenclatura de compuestos inorgánicos Nomenclatura IUPAC o Sistemático: se usa los prefijos griegos y el nombre del grupo funcional correspondiente. Cantidad átomos Prefijo griegos Ejemplo formula Sistema IUPAC 1 Mono FeOH3 Trihidroxido de hierro 2 Di FeOH2 Dihidroixido de hierro 3 Tri NaOH Hidróxido de sodio 4 Tetra P2O5 Pentóxido de difosforo 5 Pentra Mn2O7 Heptóxido de dimanganeso 6 Hexa Pcl5 Pentacloruro de fosfor 7 Hepta AlOH3 Trihidróxido de aluminio 8 Octa ZnOH2 Dihidróxido de zinc 9 Nona NO Monóxido de nitrogeno 10 deca Cl2O7 Heptóxido de dicloro Nomenclatura Stock: se indica el número de oxidación electropositivo con números romanos encerrado en paréntesis después del nombre del elemento. Nomenclatura clásico o tradicional: se usa los siguientes prefijos y sufijos. Ejemplos: HCLO : ácido hipocloroso HCLO2 : ácido cloroso HCLO3 : ácido clórico HCLO4 : ácido perclórico CO2 : Anhídrido carbónico Ejemplo General: Tema 6 Reacciones y ecuaciones químicas Reacciones Químicas: son transformaciones donde una o más sustancias iniciales llamadas reactantes experimentan choques entre sí, generando rupturas de enlaces químicos y produciéndose formación de nuevos enlaces químicos; en consecuencia, la formación de nuevos sustancias denominados productos con propiedades distintas al de los reactantes. Ecuación Química: es la representación simbólica de una reacción química. Evidencia de una reacción química: Cambio de color, olor y sabor. Desprendimiento de gas (burbujas). Formación de precipitados (insolubles). Variación en la temperatura del sistema (cambio térmico espontáneo). Clasificación de la reacción química: Por la naturaleza de los reactantes: formación, síntesis, composición, formación. Reacción de adición: A + B C Reacción de descomposición o disociación: separación. AB A+B Reacción Desplazamiento simple o sustitución. AB + C CB + A Reacción desplazamiento doble o sustitución / metátesis. AB + CD AD + CB Por la variación de la energía: calorífica Rx. Endotérmica: necesita calor / E° Jenrry Pariona I. Química CaCO3 + calorCaO + CO2 Rx. Exotérmica: libera calor. H2 + Cl2 HCl + calor Rx. Combustión completa. C3H8 + O2 CO2 + H2O Oxígeno exceso, fuego color azul. Rx. Combustión incompleta. C3H8 + O2 CO + H2O Oxígeno escaso, fuego color amarillo. Por el sentido de la reacción. Rx. Irreversible ( ) CaCO3 CaO + CO2 Rx. Reversible ( ) H2 + N2 NH3 Según cambio E.O Redox: oxidación pierde electrón, reducción gana electrón. Balanceo de ecuaciones: a) Método del tanteo – simple inspección: se usa para reacciones sencillas. Sigue este paso: 1. Balancear primero los metales. 2. Luego los no metales. 3. A continuación, el hidrógeno. 4. Finalmente, el oxígeno. b) Redox: Determina un elemento que se oxida y otro que se reduce, con ellos forman dos semi reacciones. Balancear los elementos escogidos. Realizar el balanceo de cargas en cada semi reacción y los resultados multiplicar en aspa para igual ganancia y pérdida de electrones. Escoger el coeficiente estable, y reajustar por un simple tanteo. c) Método del Ion Electrón: la ecuación química se separa en semireacciones Iónicas. En medio ácido (H+) En el lado donde falta oxígeno, se agrega H2O, y en otro lado se agrega H+ En medio básico (OHˉ ) Al lado donde hay exceso de oxígeno, se agrega H2O, y en el otro lado se agrega iones OH ˉ. Tema 7 Cálculos químicos Unidad química de la masa: es el estudio de las diferentes unidades que se emplean para expresar la masa de las sustancias y su relación con el número de partículas (átomos, moléculas, iones, protones, etc.) Unidad de masa atómica (u.m.a) Mol: es la unidad de conteo que sirve para expresar cantidad de sustancia bajo la forma de número de átomos, moléculas, iones, etc. en un Mol existe 6,023x1023 elementos partículas. Se le conoce como Avogadro (NA) En porcentaje: En proporción: Átomo gramo (at-g): es la masa de mol de átomos de un elemento, numéricamente igual al peso atómico expresado en gramos. Número de átomos – gramo (nº at-g): es la cantidad de átomos de un elemento, numéricamente igual al peso atómico expresado en gramos. Peso o masa molecular (PM): es la suma de los pesos de los elementos que forman una sustancia simple o una sustancia compuesta. El peso molecular se expresa en u.m.a o g/mol. Molecula – gramo (mol-g): expresado en gramos. 1mol-g-compuesta = P.M del compuesto g. Numero de moléculas o número de moles (n): son la masa de una sustancia contenidos en un mol de moléculas. Peso equivalente – gramo (peq-g): Para elementos: Para compuestos o iones: Equivalente – gramo (eq-g): es el peso equivalente – gramo, expresado en g. 1 Eq-g sustancia = peq-g sustancia en g. Numero equivalentes – gramo (nº eq-g): es la cantidad de eq-g contenidos en una muestra y se termina mediante. Nº eq-g = m Peq-g Composición centesimal (%): es el porcentaje en masa de cada elemento de una sustancia. Formula empírica (F.E): o formula mínima. Es la más simple que se puede utilizar para representar a un compuesto. Se puede hallar a partir de la composición centesimal de la sustancia. F.E = AxBy X = % A = WA P.A.A P.A.A X = % B = WB P.A.B P.A.B Tema 8 Estequiometria Estudia la relación cuantitativa entre moles, masa, volumen. Ley ponderable: relación entra las masas. Ley de conservación de la masa (lavoisier) masa no sufre alteración. Ley de las proporciones constantes o definidas (proust): relación Reactivo limitante (RL): en una reacción se consume totalmente. Proporción menor Reactivo en exceso (RE): queda sin reaccionar una parte del mismo. Proporción mayor. Pureza del reactivo: no se mezcla con sustancia extrañas. Rendimiento porcentual (%R) Tema 8 Esta gaseo Es un estado de agregación de las sustancias que se caracterizan por que sus moléculas se hallan en continuo movimiento desordenado. No tiene forma ni volumen definido. 1 u.m.a = 1,66 x 10-24g P.A (x) = A1%1+A2%2+A3%3 100 P.A (X) = A1W1+A2W2+A3W3 W1+W2+W3 1 at-g elemento = P.A. del elemento en g. Nº at-g = m = nº átomos P.A NA N= m = nº de moléculas P.M NA Peq-g = P.A Valencia Peq-g = P.A Ѳ %E = w Elemento. 100 P.M. sustancia %R = valor práctico x 100 Valor teórico Jenrry Pariona I. Química Propiedades: Forma y volumen es variable. Son compresibles. Tienen densidades muy bajas. Son fluidos. Sus particulares tienen alto grado de desorden y movimiento aleatorio. Variables de estado de un gas: a) Presión (P): ejerce presión debido al choque incesante de las moléculas contra las paredes interiores del reciente que lo contiene. 1atm = 760 mmHg = 101,3kPa. b) Volumen (V): está determinado por la capacidad del recipiente. Unidades y equivalentes de volumen. 1 m3 = 103L; 1L = 103 cm3 = 103 mL 1 mL = 1cm3 c) Temperatura absoluta (T): se debe al movimiento molecular, se expresa en Kalvin o Rankine T (K) = T (ºC) + 273 GAS IDEAL: es un gas teórico, creado parad poder relacionar en la forma sencilla las variables de estado. Características: Entre sus moléculas no existen fuerzas intermoleculares. Se desprecia el volumen propio de las moléculas y se considera como volumen del gas el espacio vacio que existe entre las moléculas. Su energía cinética promedio es proporcional a la temperatura (en kelvin). Ecuación universal de los gases ideales: P.V = n.R.T Donde: P: presión absoluta. V: volumen n: moles R: cte. Universal de los gases T: temperatura absoluta. R = 0.082 atm.L R = 62,4 mmHgL mol.K mol.K En función a la densidad del gas: PM̅= DTR Donde: M̅: peso molecular del gas. D: densidad del gas en g/L. Ley general de los gases: n: consatante. PV = PV T1 T2 Procesos restringidos: Ley de boyle – Marotte: si la temperatura permanece constate (proceso isotérmico), la presión absoluta varía inversamente proporcional al volumen. P1 V1 = P2 V2 Ley de J. Charles: si la presión permanece constante (proceso isobárico) el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta. V1 = V2 T1 T2 Ley de Gay – Lussac: si el volumen permanece constante (proceso isocora o isométrico), la presión del gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta. P1 = P2 T1 T2 Ley de Avogadro: se deriva de la hipótesis a Avogadro y establece que: “A temperatura y presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles (n) V1 = V 2 = ………. VN N1 N2 NM Tema 9 SOLUCIONES Es una mezcla homogénea de dos o más sustancias o componentes. Solución = soluto + solvente. Tipos de soluciones: Solutos Solventes Ejemplo Gas Gas Aire Liquido Gas Agua gaseosa Liquido Líquido Alcohol + gaseosa Liquido Solido Agua salada Sólido Solido Aleaciones Unidades de concentración Unidades físicas: Porcentaje de masa en masa. Porcentaje de volumen en volumen. Partes por millón. Unidades químicas: Molaridad (M) Conociendo su densidad y %masa. Normalidad (N) Dilución: Mezcla: Neutralización: %m = m soluto x 100 M solución %v = V soluto x 100 V solución PPm = m V (L) M = N (mol) V (L) M = N M.V(L) M = 10.Q. %m M N = M.Q C1V1 = C2C2 C1.V1 + C2V2 = Cf.Vf NAVA = NBVB Jenrry Pariona I. Química Tema 10 ÁCIDOS Y BASES A. Teoría de Arrhenius: Ácido: es aquella sustancia que en solución acuosa se disocia liberando iones [H+]. Características: son aquellos que tienen sabor agrio como el vinagre. Corroe los metales con desprendimiento de hidrógeno. Base: es aquella sustancia que en solución acuosa se disocian liberando iones [OH-]. Características de las bases: tienen sabor amargo. Son suaves al tacto, por ejemplo, el agua jabonosa. Al reaccionar con los ácidos producen sales y agua. Tornan de color rojo grosella cuando la solución contiene indicador fenolftaleína. B. Teoría de Bronsted – Lonry: Ácido: aquella sustancia al disociarse dona iones (H+) Bese: aquella sustancia al disociarse acepta iones (H+) Potencia de hidrógeno (pH) Ácido H+ Base OH- Escala Base Acido HCL(ac) → H+ + CL- (monoprótico) H2SO4(ac) → 2H+ + SO42- (diprótico) NaOH(ac) → Na+ + OH- (monobásico) Ca (OH)2(ac) → Ca2+ + 2OH- (diprótico)
Compartir