- Introducción
- Modelos Atómicos
- Masa
Materia y Energía - Escalas de observación del mundo
material - Estados Físicos y Químicos de la
materia - Propiedades del agua
- Separaciones de Mezclas
- Conclusiones
- Bibliografía
Introducción
Este material bibliográfico es el resultado de
investigaciones dedicadas a la investigación de la primera
materia que introduce al alumno en el mundo de la química:
la Química.
Química. Es, como su nombre lo indica, la
parte de la química que debe sentar las bases para
estudios más avanzados de esta ciencia. Al aprender
Química, se aprende a entender el comportamiento de los
átomos y las moléculas, lo que además
permite comprender mejor otras áreas de la ciencia, la
tecnología y la ingeniería moderna.
Objetivo: Es ayudar al estudiante a manejar con
soltura conceptos básicos de la química y afianzar
los mismos para un estudio más profundo de la ciencia
química. Está dirigido, particularmente, a los
jóvenes estudiantes.
Propósito: Es que sea una Guía
Didáctica para el aprendizaje de la Química que
destaque los conocimientos y habilidades indispensables con los
que debe contar un estudiante que ha cursado o cursa la
asignatura
Agradecimientos.
La realización de un material como el presente
requirió de la participación de muchas personas y
no hubiera sido posible sin la colaboración de cada uno de
los integrantes de nuestro equipo.
Modelos
Atómicos
Historia de Los Modelos Atómicos: Desde la
antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de que se
encontraba hecha la materia.400 años antes de cristo, el
filósofo griego Demócrito consideró que la
materia está constituida por pequeñísimas
partículas que no podían ser divididas en otras
más pequeñas Por eso llamó a estas como
Átomos, que en griego significa ""indivisible"".
Demócrito atribuyó a los átomos las
cualidades de ser eternos, Inmutables e indivisibles. Sin embargo
las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron
aceptadas por los filósofos de su época y tuvieron
que pasar cerca de 2200 años para que la idea de los
Átomos fuera retomada.
Masa Materia y
Energía
Materia
-La Materia: Es todo aquello que tiene
dimensiones, presenta inercia y origina gravitación. Para
referirnos a los objetos usamos términos como materia,
masa, peso, volumen. Para clarificar los conceptos, digamos
que:
-Materia: es todo lo que tiene masa y ocupa
un lugar en el espacio;
-Masa: es la cantidad de materia que tiene
un cuerpo;
-Volumen: es el espacio ocupado por la
masa
-Cuerpo: es una porción limitada de
materia
Por ejemplo un cuerpo de 10 kg tiene el doble de inercia
que un cuerpo de 5 kg, es decir, para conseguir que los dos se
mueven de la misma forma, será preciso ejercer el doble de
fuerza sobre el primero que en el segundo.
Un Error muy frecuente con el concepto de masa es
se cree que los cuerpos más grandes tiene siempre
más masa y la verdad es que No hay relación directa
entre el tamaño y la masa, ya que la masa de un cuerpo
puede estar más o menos compacta y ocupar más o
menos volumen. La relación entre la masa de un cuerpo y su
volumen (tamaño) viene determinada por
la densidad. También se cree que masa que peso
son lo mismo pero No es así, la masa de un cuerpo mide su
inercia, mientras que el peso mide la fuerza con la que el objeto
es atraído por la Tierra.
Energía El movimiento de los
constituyentes de la materia, los cambios químicos y
físicos y la formación de nuevas sustancias se
originan gracias a cambios en la energía del sistema;
conceptualmente, la energía es la capacidad para realizar
un trabajo o transferir calor; la energía a su vez se
presenta como energía calórica, energía
mecánica, energía química, energía
eléctrica y energía radiante; estos tipos de
energía pueden ser
además potencial o cinética.
La energía potencial es la que posee una sustancia debido
a su posición espacial o composición química
y la energía cinética es la que posee una sustancia
debido a su movimiento.
Para que un cuerpo o sistema material sufra
transformaciones, tiene que interaccionar con
otro. El calor transferido entre dos cuerpos o sistemas
materiales a distinta temperatura es un agente
físico capaz de producir transformaciones en la
materia.
Se realiza trabajo sobre un cuerpo
cuando este se desplaza bajo la acción de
la fuerza que actúa total o parcialmente
en la dirección del movimiento.
El calor y el trabajo son los
agentes físicos que producen
transformaciones en la materia.
Una transformación es cualquier cambio de las
propiedades iniciales de un cuerpo o sistema material. Por
ejemplo, un cambio de posición, aumento o
disminución de la temperatura, deformación o cambio
de forma, cambio de volumen, etc.
La energía es la capacidad que tienen los
cuerpos o sistemas materiales de transferir calor o realizar un
trabajo, de modo que, a medida que un cuerpo o un sistema
transfieren calor o realiza un trabajo su energía
disminuye.
Poseer un referente de la cantidad de energía que
se intercambia en las diferentes interacciones de la materia
requiere de patrones de medición. Como la forma de
energía que tiene mayor expresión es la
energía calórica, entendida ésta como la
energía que se intercambia entre dos sustancias cuando
existe diferencias de temperatura entre ambas, trataremos las
unidades de medida de esta. La cantidad de energía cedida
o ganada por una sustancia se mide en calorías o joule.
Una caloría (cal) es igual a la cantidad de calor
necesario para elevar de 14,5o C a
15,5o C 1 gramo de agua. Como factor de
conversión diremos que una caloría equivale a 4,184
joule.
Las variaciones de energía en los sistemas
materiales
Las transformaciones que suceden en los sistemas
materiales pueden describirse mediante los cambios que se
producen en la energía.
La energía y sus formas:
-Energía mecánica: Es la que poseen
los cuerpos por el hecho de moverse a una determinada velocidad
(cinética) o de encontrarse desplazados de su
posición (potencial).
-Energía térmica: Esta
energía se debe al movimiento de los átomos o
moléculas que componen un cuerpo. La temperatura es la
medida de esta energía.
-Energía electromagnética: Es la
que transportan las llamadas ondas electromagnéticas, como
la luz, las ondas de radio, y TV, las microondas, etc.
-Energía interna: Bajo esta
denominación se engloban todas las formas de
energía existentes en el interior de un cuerpo.
-Energía química: Es la
energía que se desprende o absorbe de las reacciones
químicas, como, por ejemplo, en una reacción de
combustión.
–Energía nuclear: Es la que se genera en
los procesos de fisión nuclear (ruptura del núcleo
atómico) o de fusión nuclear (unión de dos o
más núcleos atómicos).
Fuentes de energía no
renovables.
Proceden de recursos existentes en la naturaleza de
forma limitada. Los más importantes son La energía
obtenida de la combustión de fósiles
(Carbón, petróleo y gas natural)
Extracción petrolífera
La energía nuclear, que utiliza la
energía liberada en las reacciones nucleares para la
producción de energía eléctrica o
térmica.
Fuentes de energía
renovables.
Proceden de recursos naturales inagotables.
Energía geotérmica: Aprovecha el calor
interno de la Tierra y se emplea para generar electricidad o
para calefacción.Energía hidráulica: Aprovecha los
saltos de agua de las presas de los pantanos para generar
energía eléctrica.Energía solar: Se basa en el aprovechamiento
de la energía que nos llega del Sol para transformarla
en energía eléctrica o transferirla a circuitos
de calefacción o agua caliente.Energía eólica: Aprovecha la fuerza de
los vientos para hacer girar las aspas que mueven las
turbinas de los generadores de energía
eléctrica.Energía mareomotriz: Hace uso del movimiento
de las masas de agua que se producen en las subidas y bajadas
de las mareas.Energía de la biomasa: Consiste
fundamentalmente en el aprovechamiento energético de
los residuos naturales (forestales, agrícolas,…) o
los derivados de la actividad humana (residuos industriales o
urbanos).
Ley de la conservación de
Masa-Energía
Para concluir esta parte temática,
abordemos una pregunta: en el momento de ocurrir un cambio
físico o químico (reacción química)
en una sustancia, ¿existe pérdida de masa y/o
energía?
Antoine Laurent Lavoisier (743-1749) y James Prescott
Joule (1818-1889), dedicaron parte de su trabajo
científico en la solución de este problema,
llegando a la conclusión de que en las reacciones
químicas y en los cambios físicos las masas de las
sustancias participantes no se crean ni destruyen, solo se
transforman; esta conclusión se conoce con el nombre
de Ley de la conservación de la
masa.
Escalas de
observación del mundo material
La escala de observación
macroscópica es aquella que podemos percibir a
través de nuestros ojos. La escala
de observación microscópica es
aquella que no podemos ver con nuestros ojos y se basa en
La observación directa que requiere la
utilización de instrumentos adecuados, como microscopios
ópticos, electrónicos, etc. Y
La observación indirecta que se basa en
que a partir de echos experimentales observables a escala
macroscópica, se idean modelos y establecen leyes y
teorías que describen el comportamiento de la materia a
escala microscópica.
Los órdenes de magnitud
La observación de la materia nos permite
reconocer tamaños muy variados que van desde el
tamaño más pequeño que es el del
núcleo de un átomo (0,000 000 000 000 001 m) al
tamaño mayor que es el
Del diámetro del universo (100 000 000 000 000
000 000 000 000 m). Para simplificar la escritura y la
lectura de estos números se emplea
la notación científica, que consiste en
escribirlos como potencias de diez.
El mundo material se organiza en órdenes de
magnitud, así pues se pueden establecer
comparaciones.
-Un sistema material A es un orden de magnitud mayor que
B, lo que significa que A es unas diez veces mayor que
B.
-Un sistema material A es dos órdenes de magnitud
mayor que B, es decir, A es unas cien veces mayor que
B.
Un cuerpo o sistema material es tantos órdenes de
magnitud mayor que otro como indica el exponente de la potencia
de diez que resultaría de dividir sus respectivos
tamaños
1.3 Elementos, compuestos y mezclas.
Un elemento es una sustancia que no se puede
separar en otras más sencillas por medios químicos
ejemplo: el Hidrógeno (H), el Oxígeno (O), el
Hierro (Fe), el Cobre (Cu). . Los Compuestos son
Sustancias puras posibles de descomponer mediante métodos
químicos ordinarios, en dos o más sustancias,
ejemplos: El agua (H2O), la sal (NaCl), el ácido
Sulfúrico (H2SO4). Sustancias y mezclas
Una sustancia es una forma de materia que tiene
composición definida (constante) y propiedades
distintivas. Una mezcla es una combinación de dos o
más sustancias en la que éstas conservan sus
propiedades. Las mezclas pueden ser
Homogéneas o
Heterogéneas.
Mezcla Homogénea: Es aquella que
es uniforme en su composición y en sus propiedades y
presenta una sola fase, ejemplo de ello sería un refresco
gaseoso, la solución salina, el Cloruro de Sodio o sal de
cocina; este tipo de materia se presenta en formas
homogéneas, soluciones y sustancias puras. Mezcla
Heterogénea: Es aquella que carece de uniformidad en
su composición y en sus propiedades y presenta dos o
más fases, ejemplo de ello sería la arena, el agua
con aceite; este tipo de materia es también conocida como
mezcla y se caracteriza por el mantenimiento de las propiedades
de los componentes y la posibilidad que existe de separarlos por
medio de métodos físicos.
Estados
Físicos y Químicos de la materia
Estados físicos de la materia
La materia presenta tres estados físicos,
dependiendo de factores ambientales como la presión y la
temperatura; independiente de ello, el aspecto de la materia
está determinado por las propiedades
físico-químicas de sus componentes,
encontrándose materia homogénea y materia
heterogénea. Al menos en principio, todas las sustancias
pueden existir en tres estados:
Las propiedades químicas hacen que una
materia reaccione en ciertas condiciones o frente a determinados
reactivos.
Todas las propiedades mensurables de la materia
corresponden a una de dos categorías adicionales:
Propiedad extensiva depende de la cantidad de materia que
se considere. Propiedad intensiva no depende de
cuánta materia se considere.
Propiedades del
agua
El agua es una sustancia muy importante, una gran parte
del cuerpo de un organismo está formado por el
agua.
Propiedades físicas: El agua es un
líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color
azul cuando se encuentra en grandes masas. Su capacidad
calorífica es mayor a la de cualquier otro líquido
o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g
esto significa que una masa de agua puede absorber y desprender
grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas
cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima.
El agua se congela a 0o grados Celsius (C) y hierve a 100 grados
Centígrados (al nivel del mar). El agua en su forma
sólida, hielo, es menos densa que en su forma
líquida, por eso el hielo flota. El agua tiene una
tensión superficial muy alta. Es pegajosa y
elástica y tiende a unirse en gotas. La tensión de
la superficie es la responsable de que el agua pueda moverse (y
disolver substancias) a través de las raíces de
plantas y a través de los pequeños vasos
sanguíneos en nuestros cuerpos.
Propiedades químicas: El agua es el
compuesto químico más abundante que tiene mayor
significado para nuestra vida. Su mayor importancia, desde el
punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de
los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no
solo en organismos vivos, también en la superficie no
organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo
en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre
sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Se
dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las
sustancias son de alguna manera solubles en ella. No posee
propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas
sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de
metales formando ácidos y actúa como catalizador en
algunas reacciones químicas. Puede formar hasta 4 enlaces
de hidrógeno por molécula. Puede ceder dos
átomos de Hidrógeno y es capaz de aceptar otros
dos. Así forma una malla tridimensional, que determina,
además de alguna de las propiedades físicas
enumeradas (su máxima densidad a 4ºC y sus elevados
puntos de fusión y de ebullición), su capacidad
para solubilizar moléculas con grupos polares y los
mecanismos de muchas reacciones hidrológicas.
Separaciones de
Mezclas
Las sustancias se encuentran formando mezclas y
compuestos que es necesario separar y purificar, para estudiar
sus propiedades tanto físicas como
químicas.
Los procedimientos físicos por los cuales se
separan las mezclas se denominan métodos de
separación, que son los siguientes:
DECANTACIÓN: Consiste en la
separación de un sólido de grano grueso, insoluble,
en un líquido; consiste en verter cuidadosamente el
líquido, después de que se ha sedimentado el
sólido. Por este proceso se separan dos
líquidos miscibles, de diferente densidad, por ejemplo,
agua y aceite.
FILTRACIÓN: Es un tipo de
separación mecánica, que sirve para separar
sólidos insolubles de grano fino de un líquido en
el cual se encuentran mezclados; este método consiste en
verter la mezcla a través de un medio poroso que deje
pasar el líquido y retenga el sólido. Los
aparatos usados se llaman filtros; el más común es
el de porcelana porosa, usado en los hogares para
Purificar el agua. Los medios más porosos
más usados son: el papel filtro, la fibra de vidrio o
asbesto, telas etc. En el laboratorio se usa el papel filtro, que
se coloca en forma de cono en un embudo de vidrio, a
través del cual se hace pasar la mezcla, reteniendo
el filtro la parte sólida y dejando pasar el
líquido.
DESTILACIÓN: Es el proceso mediante el
cual se efectúa la separación de dos o más
líquidos miscibles y consiste en un a evaporación y
condensación sucesivas, aprovechando los diferentes puntos
de ebullición de cada uno de los líquidos,
también se emplea para purificar un líquido
eliminando sus impurezas.
EVAPORACIÓN: Es la separación de un
sólido disuelto en un líquido, por calentamiento,
hasta que hierve y se transforma en vapor. Como no todas las
sustancias se evaporan con la misma rapidez, el sólido
disuelto se obtiene en forma pura.
CRISTALIZACIÓN: Separación de un
sólido soluble y la solución que lo contiene, en
forma de cristales. Los cristales pueden formarse de tres
maneras:
* Por fusión: para cristalizar
una sustancia como el azufre por este procedimiento, se coloca el
azufre en un crisol y se funde por calentamiento, se
enfría y cuando se ha formado una costra en la superficie,
se hace un agujero en ella y se invierte bruscamente el crisol,
vertiendo el líquido que queda dentro. Se observará
una hermosa malla de cristales en el interior del
crisol.
* Por disolución: Consiste en saturar un
líquido o disolvente, por medio de un sólido o
soluto y dejar que se vaya evaporando lentamente, hasta que se
han formado los cristales. También puede hacerse una
disolución concentrada en caliente y dejarla enfriar. Si
el enfriamiento es rápido, se obtendrán cristales
pequeños, y si es lento, cristales grandes.
* Sublimación: Es el paso directo de
un sólido gas, como sucede con el Yodo y la naftalina al
ser calentados, ya que al enfriarse, los gases originan la
cristalización por enfriamiento rápido.
CENTRIFUGACIÓN: Consiste en la
separación de los componentes de una mezcla que tienen
diferentes densidades. Se usa un aparato llamado
centrífuga que realiza un movimiento rotatorio y hace que
los materiales más densos se depositen en el fondo del
envase, mientras que los más livianos permanecen en la
superficie. Esta técnica se puede usar para separar
líquidos y sólidos de líquidos.
Conclusiones
En esta investigación se dio a conocer los
conceptos básicos de la química ,en cada uno de los
temas anteriores, a lo largo de la historia (y hasta la fecha)
filósofos y científicos se han preguntado de
qué está hecha la materia, y esto ha quedado claro
con el descubrimiento del átomo y su mejoramiento a
través de los años.
Se comprendió que todo lo que nos rodea es
materia podemos verla o tocarla; y que esta posee masa. La
materia puede presentar diferentes formas dependiendo de la
energía térmica a los que se ven sometidos y los
cambios tanto físicos como químicos a los que se
transforman.
También se concluyó que el agua es un
componente de nuestra naturaleza. Su naturaleza se compone de
tres átomos, dos de oxígeno que unidos entre si
forman una molécula de agua, H2O.
Bibliografía
(Chang, 2010)
1.1 Modelos
Atómicos
1.3 Elementos Compuestos Y
Mezclas
1.5 Estados Físicos y
Químicos de la materia
(quimicaweb)
1.2 Masa Materia y
Energía
(comunidad planeta azul )
1.4 Propiedades físicas y
químicas del agua
Autor:
Enríquez Cerna Miguel
Andrés Aguilar Valenzuela Sergio
Limas Caldera Flor Alicia
Paez Lopez Diana Laura
Colegio: tecnológico de
chihuahua
Materia: Química
Profesor:
Ing. Zambrano Bojórquez
Pedro