Quimica General: Primer Parcial - Lecture Notes PDF

QUIMICA GRAL. 1° PARCIAL TEMA 1: INTRODUCCIÓN Química: ciencia que estudia la composición y propiedades de las sustancias y las reacciones por las que una sustancia se transporta en otra Materia: es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Ejemplo: aire, alimentos, suelo y el cuerpo humano Cuerp...

QUIMICA GRAL. 1° PARCIAL TEMA 1: INTRODUCCIÓN Química: ciencia que estudia la composición y propiedades de las sustancias y las reacciones por las que una sustancia se transporta en otra Materia: es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Ejemplo: aire, alimentos, suelo y el cuerpo humano Cuerpos: porción limitada de la materia que posee (masa, volumen y peso) Masa: cantidad de materia que tienen los cuerpos S.I: Kg Volumen: lugar que ocupa la materia en el espacio S.I: m3 Peso: es la fuerza de gravedad sobre un cuerpo S.I: N (Kg * m/s2) Densidad: propiedad de la materia que relaciona la masa de un cuerpo con su volumen S.I: Kg/m3 Propiedades de la materia. Propiedad Física: se pueden medir y observar sin que se modifique la composición de la materia. Ejemplo: color, sabor, estado físico, densidad, P.F y P.E - P. Extensiva: dependen de la cantidad de materia analizada. Ejemplo: masa, volumen, calor. - P. Intensiva: no dependen de la cantidad de materia analizada. Ejemplo: color, densidad, punto de fusión, etc. Propiedad química: son las que exhibe la materia cuando experimenta cambios en su composición y en la estructura. Ejemplo: la combinación del magnesio metálico con oxígeno gaseoso para formar óxido de magnesio. SUSTANCIA Es cualquier tipo de -Una sustancia -Oxígeno O materia cuyas cuando es simple esta -Ozono O3 muestras tienen formada por un único -Dióxido de composición idéntica, elemento. carbono CO2 y en iguales -Cuando es condiciones, compuesta esta propiedades formada por idénticas. elementos diferentes. ELEMENTO Son sustancias que -Se conocen más d -Hidrogeno H no se pueden 118 elementos - Hierro Fe descomponer en diferentes. -Aluminio Al otras más simples -Muchos de ellos se mediante cambios han encontrado en la químicos. tierra y en su atmosfera. COMPUESTO Son sustancias -Combinados -Agua H2O formadas de dos o químicamente en una -Amoniaco más átomos de proporción constante. NH3 elementos químicos -Todos los -Óxido de diferentes compuestos se hierro FeO combinados pueden dividir en sustancias simples. MEZCLA Son combinaciones -Las mezclas no -Alcohol de dos o mas tienen composición rectificado sustancias puras en constante. -El aire las que cada -Las mezclas no -Acero sustancia retiene su tienen propiedades propia composición y características bien propiedades definidas.  Estados de la materia: es la forma en como se presenta la materia (sólido, líquido, gaseoso y plasma. -Estado sólido: las moléculas se mantienen juntas de manera ordenada, con escasa libertad de movimiento. Son rígidas. Ejemplo, hielo – piedra – madera. -Estado líquido: las partículas están unidas entre sí, aunque no rígidamente, lo que les permite una cierta movilidad. Ejemplo, agua- aceite – alcohol. -Estado gaseoso: las sustancias no tienen forma ni volumen definido. Las partículas de un gas están relativamente separadas entre sí. Ejemplo, aire- helio – vapor de agua. -Estado de plasma: es un gas ionizado con electrones libres. Conduce electricidad y responde a campos magnéticos. Ejemplo, el sol – rayos – auroras boreales. TEMA 2: SISTEMAS MATERIALES Sistema material: es una porción específica de la materia que se ha seleccionado para su estudio. -Formado por fases: cada una de las partes que forman un sistema material. -Los sistemas materiales son mezclas y se clasifican en: homogéneas y heterogéneas. -Mezclas Homogéneas o disolución: formado por más de una sustancia que no se diferencian entre sí, presentando iguales propiedades en toda su masa. Se observa una sola fase. Disolución Disolvente (sus. en mayor prop) soluto (menor prop). -Mezclas Heterogéneas: es aquel que presenta distintas propiedades intensivas en por lo menos dos de sus puntos. Se observa más de una fase. Sistema Homogéneo Sustancia pura (resisten procedimientos Mecánicos y Físicos) Solución (sistema homogéneo formado por 2 o más sustancias) Sistema Heterogéneo Dispersión grosera (visible a simple vista) Dispersión fina (visible al microscopio) Dispersión coloidal (visible al ultramicroscopio) Métodos de separación de mezclas: se basan en diferencias entre las propiedades físicas de una mezcla. MEZCLAS HOMOGENEAS. 1. Destilación simple: se emplea para separar un líquido de las sales disueltas en él. 2. Destilación fraccionada: se emplea para separar líquidos volátiles de puntos de ebullición diferentes, utilizándose columnas de fraccionamiento. 3. Evaporación: eliminar el disolvente líquido quedando el soluto. 4. Cristalización: depósito de sólido disuelto en el líquido (por enfriamiento, por evaporación) 5. Extracción: diferencia de solubilidad de cada soluto en diferentes solventes.  6. Cromatografía: las sustancias a separar se distribuyen entre 2 fases según la tendencia que tengan. MEZCLAS HETEROGENEAS. 1. Tamización: se emplea para separar dos o más sólidos de diferentes tamaños. 2. Flotación: para separar sólidos en reposo de diferentes densidades. 3. Filtración: para separar una fase sólida dispersa en un medio líquido. 4. Decantación: para separar líquidos no miscibles entre sí, de distinta densidad. 5. Centrifugación: se emplea para acelerar el proceso de decantación. 6. Disolución: cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente mientras que la otra no lo es. 7. Levigación: para separar fases sólidas de distinta densidad. 8. Sublimación: en donde una de las fases es capaz de sublimar. 9. Imantación: para separar dos sólidos (un sólido tiene propiedad magnética). Fases: se refiere a los diferentes estados en las que se puede encontrar una sustancia, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión. Cambios físicos: ocurre sin que se dé un cambio en la composición química. -Los estados de la materia. -Se forman nuevas sustancias. -Siempre se libera o absorbe energía. -Las características químicas no se alteran, pues sus moléculas permanecen intactas. Cambios químicos: en un cambio químico se generan nuevas sustancias con propiedades distintas a las del material original. -Se utilizan una o más sustancias. -Se forman una o más sustancias nuevas. -Se libera o se absorbe energía. Pasajes de los estados de la materia. 1. Fusión: Sólido a líquido 2. Solidificación: Líquido a sólido 3. Vaporización: Líquido a gas 4. Condensación: Gas a líquido 5. Sublimación: Sólido a gas 6. Deposición o sublimación inversa: Gas a sólido 7. Ionización: Gas a plasma 8. Desionización: Plasma a gas 1.Sistema homogéneo y sistema heterogéneo -Sistema homogéneo: Mezcla o sustancia que se ve igual en toda su extensión, no se distinguen sus componentes a simple vista. Ejemplos: Agua con sal disuelta. Aire. Aleaciones como el bronce. -Sistema heterogéneo: Mezcla donde se pueden distinguir sus componentes. Ejemplos: Ensalada. Agua con aceite. Granito (roca con cristales visibles). 2.Propiedades intensivas y extensivas -Propiedades intensivas: No dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: Temperatura. Densidad. Color. Punto de fusión -Propiedades extensivas: Sí dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: Masa. Volumen. Longitud. Energía 3.Solución y sustancia pura -Solución: Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Ejemplos: Agua con azúcar. Suero fisiológico. Aire (mezcla de gases) -Sustancia pura: Tiene una sola clase de materia, con composición fija y propiedades constantes. Ejemplos: Agua destilada (H₂O). Oxígeno puro (O₂). Oro puro (Au) 4.Sustancia simple y sustancia compuesta (ambas son sustancias puras) -Sustancia simple: Está formada por un solo tipo de elemento químico. Ejemplos: Oxígeno (O). Hidrógeno (H). Hierro (Fe) -Sustancia compuesta: Formada por dos o más elementos químicos unidos químicamente. Ejemplos: Agua (H₂O). Dióxido de carbono (CO₂). Sal de mesa (NaCl) TEMA 3: SISTEMAS DISPERSOS Dispersiones: mezcla de 2 o más sustancias, donde una se distribuye en el seno de la otra. Fases: una dispersa y otra dispersante. CLASIFICACIÓN. - Soluciones: mezcla homogénea de 2 o más sustancias. Soluto + solvente = disolución Fase dispersa Fase dispersante Fase resultante Sólido Líquido Líquido Líquido Líquido Líquido Gas Líquido Líquido Sólido Sólido Sólida - Coloides: tamaño mayor al molecular. No es mayor a 200u Fase dispersa Fase dispersante Tipo de coloide Sólida Sólida Solución sólida Líquida Sólida Emulsión sólida Gas Sólida Gas sólido Sólida Líquida Gel Líquida Líquida Emulsión Gas Líquida Espuma  - Suspensiones: mezclas heterogéneas con un tamaño molecular o de partículas mayor. Se distinguen a simple vista las partículas. Fase dispersa Fase dispersante Fase resultante Sólido Líquido Mezcla heterogénea (suspensión) TEMA 4: EL ÁTOMO Átomo: unidad básica de un elemento que interviene en una reacción química. Es la partícula más pequeña de un elemento que mantiene su identidad química a través de todos los cambios químicos y físicos. ATOMO = PARTICULAS SUBATOMICAS (ELECTRONES – PROTONES – NEUTRONES) ATOMO POR DENTRO Electrón (e-) Protón (p+) Neutrón (n) -Partículas con carga – -Carga + -Electrónicamente neutras -Dentro del átomo giran -Dentro del núcleo -Masa ligeramente mayor que la alrededor del núcleo masa de protones -Pueden saltar de una órbita de mayor energía a otra de menos energía PARTES DEL ATOMO Núcleo Corteza -Casi la totalidad de la masa atómica -Espacio (orbitales) donde se mueven los -Protones y neutrones electrones -Carga (+), depende de la cantidad de -Cada orbital tiene máximo 2e- protones -Átomo eléctricamente neutro: igual a la cantidad de cargas (+) y cargas (-) - Número másico A: La suma de protones y neutrones presentes en el núcleo atómico. - Número atómico Z: Cantidad de protones presentes en el núcleo atómico. - Isótopos: La mayoría de los elementos están formados de átomos con masa distinta que se llaman isótopos. Los isótopos de un elemento dado contienen el mismo número de protones porque son átomos del mismo elemento, pero su masa varía. 1 H (hidrogeno) - 2 H (deuterio) – 3 H (tritio) Isótopos Radiactivos Naturales Isótopos Radiactivos Artificiales Características -Se encuentran de forma natural en -Se producen en laboratorios o la corteza terrestre, atmósfera o reactores nucleares mediante cuerpos celestes. reacciones nucleares artificiales. -Generalmente más estables, con -Menos estables, con vida media corta vida media larga. o intermedia. Ejemplos -Uranio -Cobalto -Carbono -Cesio -Radio -Fósforo -Potasio -Yodo -Torio -Tecnecio -Tritio -Plutonio Aplicaciones -Para datación biológica -Tratamiento de cáncer de tiroides -Análisis geológico -Radiografía industrial -Combustible nuclear -Para reactores nucleares -Estudio de cambio climático -Trazadores para estudiar reacciones -Identificación de procesos de -Trazadores para el estudio de la absorción de nutrientes contaminación de aguas subterráneas -Control de plagas por irradiación METALES. Características - Elevada conductividad eléctrica que disminuye al aumentar la temperatura. - Gris metálico o brillo plateado (excepto Au y Ag) - Casi todos son sólidos (excepto Hg) - Energías de ionización bajas - Forman cationes (iones positivos) perdiendo electrones Ejemplo: Be, Mg, Fe, Cu, Pb NO METALES. Características - Mala conducción eléctrica (excepto el C en forma de grafito) - Sólidos, líquidos y gases - Quebradizos en estado sólido - Forman aniones (iones positivos) ganando electrones - Electronegatividades altas Ejemplo: C, F, P, S, Te METALES ALCALINOTERREOS (4) 1. Calcio - En la construcción, como componente del cemento y hormigón - En el cuerpo humano, para la formación de huesos y dientes 2. Magnesio - En aleaciones ligeras para la fabricación de aviones y autos - En la producción de fuegos artificiales 3. Bario - En la fabricación de pantallas de TV y monitores CRT - Sulfato de bario (BaSO4) para radiografías 4. Estroncio - En la fabricación de fuegos artificiales rojos - En la producción de vidrio especial para pantallas electrónicas GASES NOBLES. Los gases nobles son elementos del grupo 18. Se caracterizan por su baja reactividad química debido a que tiene su ultima capa de electrones completamente llena. Ejemplo: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og HALOGENOS. Son los elementos del grupo 17. Son altamente reactivos, especialmente con metales. Tienen alta reactividad. Son tóxicos en altas concentraciones. Estados físicos variables. Alta electronegatividad. 1. Cloro: se usa en el tratamiento del agua potable y piscinas para eliminar bacterias. 2. Flúor: se encuentra en pastas dentales para prevenir caries dental. 3. Yodo: se usa en antisépticos y en la sal yodada para prevenir problemas de tiroides. MODELOS ATOMICOS. a) Teoría atómica de Dalton (1808): John Dalton, formulo una definición precisa de las unidades indivisibles con las que está formada la materia y que llamamos átomos. Características. 1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. 2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos. 3. Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o una fracción sencilla. 4. Una reacción química implica sólo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; nunca supone la creación o destrucción de estos. b) Modelo atómico de Thomson (1897): J.J. Thomson descubrió electrón y propuso que el átomo es una esfera cargada positivamente con electrones incrustados como “budín de pasas” Características. - Explica la neutralidad del átomo. - Introduce a la existencia de partículas subatómicas (electrones) - El átomo es divisible. - Los electrones están incrustados en una masa de carga (+) c) Modelo atómico de Rutherford (1911): Ernest Rutherford propuso que el átomo tiene un núcleo pequeño central y denso con carga positiva, alrededor del cual giran los electrones. Características. - El núcleo contiene protones. - El átomo está compuesto en su mayoría por espacio vacío. d) Modelo atómico de Bohr (1913): Niels Bohr mejoró el modelo de Rutherford al proponer que los electrones se mueven en orbitas circulares definidas alrededor del núcleo con niveles de energía cuantizadas. Características. - Los electrones solo pueden ocupar orbitas especificas con energía fija. - Cuando un electrón cambia de nivel, adsorbe o emite energía en forma de fotones. e) Modelo atómico de Schrodinger (1926) - Mecánico Cuántico: Erwin Schrodinger propuso que los electrones no tienen orbitas definidas, sino que se encuentran con regiones de probabilidad llamadas orbitales. Características. - No se puede determinar con exactitud la posición del electrón, solo su probabilidad de estar en una región. - Introduce la ecuación de onda para describir el comportamiento del electrón. - Explica la naturaleza dual del electrón (onda – partícula). IÓN. Es un átomo o grupo de átomos que posee carga eléctrica. Los iones se forman cuando un átomo o molécula gana o pierde electrones, lo que se conoce como ionización. Ión (+) = cationes (K+) ión potasio Ión (-) = aniones (HPO4) ión fosfato de ácido TEMA 5: FORMULAS EMPIRICAS Y MOLECULARES 1. Formula empírica o mínima: es la relación más sencilla de n° enteros entre los átomos que componen la molécula. 2. Formula molecular: los n° relativos de los átomos son los de la molécula real del compuesto. Para determinarla se debe conocer su composición porcentual y su peso molecular. 3. Formula estructural: indica como están enlazados los átomos en la molécula. TEMA 6: COMBINACIONES QUIMICAS Óxidos básicos Oxigenadas Óxidos ácidos o anhidridos Peróxidos Combinaciones binarias Hidruros metálicos Hidrogenadas Hidruros no metálicos Hidrácidos Sales Binarias Oxácidos Combinaciones ternarias Hidróxidos Sales ternarias Sales acidas Combinaciones Sales básicas Cuaternarias Sales dobles Sales de amonio -Óxidos básicos: Son sólidos, poseen altos puntos de fusión y ebullición. Son solubles en agua. La mayoría son básicos. Reaccionan con ácidos formando sal y agua. -Óxidos ácidos: Generalmente gaseosos o líquidos a temperatura ambiente. Poseen puntos de fusión y ebullición bajos. Son solubles en agua y forman ácidos al disolverse (anhidridos). Reaccionan con bases formando sal y agua.